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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda l|jb}9(J  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 .\rJ|HpZ1J  
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, ]y kMh  
=w,cdU*  
$ca>b X]  
(_ TKDx_  
  class filler y+aL5$x6  
  { }L|cg2y  
public : 7g%.:H =  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^U;r>[T9h  
} ; f53WDI6  
35}]U=  
ZHN}:W/p  
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: ,6Ua+\|  
?S2!'L  
yN/Uyhq  
$`'%1;y@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +)<H,?/  
.}*_NU   
_mG>^QI.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 1)N~0)dO  
p=jIDM'  
$ T2 n^yz  
-. J@  
二. 战前分析 w+Oo-AGNH  
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。 {8im{]8_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 J_@`:l0,z  
;p8,=w  
Y'9<fSn5&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (i)Ed9~F"  
  /* --------------------------------------------- */ ;n2b$MB?nM  
vector < int *> vp( 10 ); WoSJp5By$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); p+.{"%  
/* --------------------------------------------- */ 6>e YG <y{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \!J9|  
/* --------------------------------------------- */ F#>^S9Gml  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 6v(;dolBIw  
  /* --------------------------------------------- */ =JDa[_lpN  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); sqjv3=}  
/* --------------------------------------------- */ ,0fYB*jk  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :/6gGU>pu  
dt1,! sHn  
o4d[LV4DS  
yS"; q  
看了之后,我们可以思考一些问题: xA#'%|"  
1._1, _2是什么?  gU%R9  
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。 nep-?7x  
2._1 = 1是在做什么? R) 'AI[la  
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。 #Py\'  
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。 Ynx.$$`$=  
iTpK:p X  
5Vu@gRk_  
三. 动工 a"pejW`m  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ffibS0aM  
`7o(CcF6H  
yq,% ey8  
)u}MyFl.  
template < typename T > 1}DUe. a  
class assignment >G<.^~o  
  { j87IxB?o  
T value; 1v"r8=Wt  
public : M\w%c5  
assignment( const T & v) : value(v) {} R3!3TJ  
template < typename T2 > maINp"#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P%^\<#Ya7  
} ; $ 8WJ$73  
f^D4aEU  
EVE<LF?  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 }29Cm$p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment *s}j:fJ  
r<XlIi  
lV )SOs$  
i#1~<U  
  class holder TkjPa};R  
  { L |pJ\~  
public : o ImW  
template < typename T > fNZ:l=L3):  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const .!`v2_  
  { eF%IX  
  return assignment < T > (t); v:w $l{7  
} =^D{ZZw{  
} ; oEuo@\U05v  
n?z^"vv$i  
AfOq?V  
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: u*C"d1v=  
C~([aH@-I  
  static holder _1; VjhwafYC  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *d/,Y-tl  
ja|XFs~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "RG #e +  
而不用手动写一个函数对象。 K-f\nr  
q1O}dSPwX  
Xy'qgK?  
\y*,N^wu  
四. 问题分析 e)x;3r"j  
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。 jpW(w($XL  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ZPolE_P7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JJn+H&[B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9'S~zG%{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Uk0]A  
d;c<" +  
五. 问题1:一致性 kn1+lF@  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| A_\ZY0Xt  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sJ(q.FRM'  
4 fxD$%9  
struct holder ?=lnYD j  
  { g0~3;y  
  // }^/;8cfLY  
  template < typename T > `9yR,Xk=l  
T &   operator ()( const T & r) const 5NECb4FG  
  { .1 =8c\%  
  return (T & )r; UW/{q`)  
} S.kFs{;1x  
} ; d PfD Pb  
_-.~>C  
这样的话assignment也必须相应改动: raPUx_$PH  
9&t!U+  
template < typename Left, typename Right > w}jH,Ew  
class assignment H%\\-Z$#  
  { I$7TnMug  
Left l; 6qgII~F'  
Right r; D;l)&"|r?  
public : LN?b6s75U  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0Q_@2  
template < typename T2 > al3[Ph5G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } wc ! v /A  
} ; L beMP  
0- 'f1 1S  
同时,holder的operator=也需要改动: /`Wd+  
Hx]{'?   
template < typename T > .+"SDt oX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const T'TxC)  
  { s`$px2Gw  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -}?ud3f<  
} tt7l%olw  
4gNF;  
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。 .C2.j[>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 \I4*|6kA  
;_^ "}  
return l(rhs) = r; Y=6b oT  
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。 K)`\u7Bu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Jc#()4  
%Jr6pmc  
template < typename Tp > #VwA?$4g`  
class constant_t q;kN+NK64  
  { e!5nz_J1}  
  const Tp t; FrNW@  
public : 4IIXzMOa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} z Dk^^'  
template < typename T > v$`AN4)}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const `[+nz rLkO  
  { y/}>)o4Q  
  return t; 3t4_{']:/  
} t7%!~s=,M  
} ; 7 vS]O$w<4  
?=]*r>a3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Q(}TN,N  
下面就可以修改holder的operator=了  uT}Jw  
| ZI~#V  
template < typename T > p5KM(N6f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `aS9 o]t  
  { g]g2`ab |  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (zFUC]  
} ;NrkX?Y  
_faI*OY8  
同时也要修改assignment的operator() V^t5 Y+7  
s1!_zf_  
template < typename T2 > .bm#|X)RO  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } l_!.yV{  
现在代码看起来就很一致了。 KJwkkCE/=  
I]`>m3SJ  
六. 问题2:链式操作 2wWL]`(E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 z:aT5D  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 COw]1 R  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 .~4>5W"u  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 `O5kI#m)L*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m4@y58n=  
d8b'Gjwtw  
template < typename T > fNi&1J-/  
struct result_1 Hy<4q^3$G  
  { ><X!~by  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6t5)rlT  
} ; dm Lgt)-t  
6/9h=-w&  
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: Musz+<]  
]u_^~  
template < typename T > yT42u|xZA  
struct   ref W 9Z.X!h  
  { vO1P%)  
typedef T & reference; E5lC'@Dcz  
} ; #;RP ?s  
template < typename T > vpY|S2w)Bp  
struct   ref < T &> :\*hAV1i  
  { -#b-@sD  
typedef T & reference; -;z&">  
} ; T[=XGAJ  
_9Kdcoh  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #[*e$C  
oy'Q#!  
template < typename T > $} S5&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const R0fZ9_d7}  
  { fV3!x,H  
  return l(t) = r(t); H{x}gBQ  
} 0>-l {4srs  
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。 $7aRf'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 0+O)~>v  
J-fU,*Bk  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 c7IgndVAV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: '?Q [.{<  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &_&])V)<\S  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `X]-blHo  
最后的布局是: Jug1Va<^c  
                Add ~Gc+naE>  
              /   \ cW),Y|8  
            Divide   5  UJoWTx  
            /   \ c?d+>5"VX  
          _1     3 3vOI=ar=L~  
似乎一切都解决了?不。 qTiUha9  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 C%v@ u$N  
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。 -(>x@];r0  
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: ##,i<  
amGQ!$] %#  
template < typename Right > VVJhQbP  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C9Fc(Y?_  
Right & rt) const "Q+'lA[}  
  { 3l>P>[<o  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); IqEY.2KN  
} neQ2+W%oj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -nO('(t  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 KbH#g>.oB  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 [kFX>G4  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 <l5{!g  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 &P!^k0NJR  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? p&_a kQj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: quf,Z K5  
2Z,;#t  
template < class Action > `R8~H7{I6  
class picker : public Action < V"'j  
  { .F)b9d[?  
public : ~m uVQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )TM![^d  
  // all the operator overloaded N{P (ym2yR  
} ; 1_/\{quE  
AUoi$DF(@  
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。 QE!cf@~n"  
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: |82V` CV  
8pDJz_F!{  
template < typename Right > .'"+CKD.N  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const >Z|4/PF  
  { G`mC=*M a;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D2>EG~xWq  
} %dL|i2+*8  
'y}A3 RqN  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _J   
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-O2dry*  
%9BC%w]y  
template < typename T >   struct picker_maker \I,<G7!0  
  { u|8`=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; pa+^5N  
} ; h+.^8fPR   
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > x`%;Q@G  
  { tq@<8?  
typedef picker < T > result; Li Qs;$V  
} ; wGISb\rr  
Z#>k:v  
下面总的结构就有了: AGCqJ8`|T  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ?ArQ{9c  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 |=38t8Ge&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H7#RL1qM&  
至此链式操作完美实现。 v1 oSf  
YQ37P?u@  
Rl3KE)<  
七. 问题3 j@kBCzX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 e@0wF59  
q97Dn[>3  
template < typename T1, typename T2 > +#Ov9b  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )_.@M '?  
  { _V:D7\Gs  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S~/iH Xm  
} Ylt[Ks<2  
%F&j B  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: B7 }-g"p$/  
,{8~TVO  
template < typename T1, typename T2 > LUo3y'  
struct result_2 .Ji r<"*<  
  { P$]Vb'Fz  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; oi"Bf7{  
} ; z0g]nYN%  
5/P?@`/ eT  
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? $!obpZ~}  
这个差事就留给了holder自己。 {,s:vPoiA  
    'Q(A5zfN]Y  
fhfdNmtR)I  
template < int Order > fU)hn  
class holder; 1P2%n[y  
template <> Q `E{Oo,  
class holder < 1 > %Si3t2W/  
  { #0xvxg%{  
public : %$]u6GKabi  
template < typename T > fRrHWE+  
  struct result_1 XJ@ /r,2  
  { fEQ<L!'  
  typedef T & result; !0Q(x  
} ; k92X)/ll'  
template < typename T1, typename T2 > C(,s_Ks  
  struct result_2 3<JZt.|  
  { "_#%W oo  
  typedef T1 & result; z=ppNP0  
} ; Nb]qY>K  
template < typename T > *~&W?i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'a"<uk3DT  
  { ZQ20IY|,  
  return (T & )r; Tm3$|+}$f  
} y[r T5ed  
template < typename T1, typename T2 > 31b-r[B{%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const jjl4A} *0  
  { O=mGL  
  return (T1 & )r1; UBC[5E$  
} B[$KnQM9Y  
} ; o~iL aN\+  
})!n1kt  
template <> g_n=vO('X  
class holder < 2 > OvK_CN{  
  { C|!E' 8Rw  
public : >Q+EqT  
template < typename T > |qbJ]v!  
  struct result_1 k+i}U9c"  
  { (V=lK6WQm  
  typedef T & result; O _1}LS!  
} ; /#,<> EfT  
template < typename T1, typename T2 > 8d$~wh  
  struct result_2 *$l8H[  
  { r2sog{R  
  typedef T2 & result; dOiy[4s  
} ; ut\9@>*J=Q  
template < typename T > `kj7I{'l%9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Yhlk#>I  
  { &F.lo9JJ  
  return (T & )r; >eUAHmXQ|  
} xc*ys-Nv  
template < typename T1, typename T2 > i:[B#|%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d1E~H]X4  
  { cL1cBWd  
  return (T2 & )r2; 7<1Y%|x`  
} 4]dPhsey  
} ; m CdkYN#  
E&K8hY%5  
fp>o ^+VB  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 {H>iL  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =lDmP |^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TR%?U/_4;r  
YK[O#V  
return l(i, j) = r(i, j); ?2=c'%w7  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 3G>E>yJ  
?tSY=DK\n  
  return ( int & )i; ;w6\r!O,  
  return ( int & )j; u YH{4%  
最后执行i = j; uox;PDK  
可见,参数被正确的选择了。 Y0eu^p)  
}'X}!_9w>  
`$#64UZ>U1  
-#Wc@\;  
-nd6hx  
八. 中期总结 Viw{<VH=  
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: T%]: tDa  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z$YOV"N  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (wA|lK3  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor z+\>e~U6J}  
wvh4AE5F|z  
&<>A  
^~Ar  
Y*AHwc<w`  
z1Ju;k( 8  
九. 简化 C]):+F<7  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 'Uc|[l]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8?)Da&+f  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: f,uxoAS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9g*~X;`2  
  +-*/&|^等 {9=U6m^R2  
2. 返回引用。 Tw`l4S&  
  =,各种复合赋值等 9B%"7MVn  
3. 返回固定类型。 <Jvr mm[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) O42An$}  
4. 原样返回。 dm 2_Fj  
  operator, >i ~zG6H  
5. 返回解引用的类型。 Y}WO`+Vf5  
  operator*(单目) ( Rf)&KN  
6. 返回地址。 %%3ugD5i!  
  operator&(单目) Em?skUnG,  
7. 下表访问返回类型。 /JfXK$`  
  operator[] HR V/ A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >:Oo[{)  
  operator<<和operator>> gM= ~dBz  
fcBS s\\C~  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 '"KK|]vJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: U{_O=S u  
>H%8~ Oek  
template < typename Left > #".{i+3E  
struct value_return qxrOfsh  
  { S_WY91r  
template < typename T > oC?b]tzj  
  struct result_1 sy#Gb#=#  
  { yqYX<<!V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; RoiMvrJQP  
} ; =kCpCpET  
0GG;o[<  
template < typename T1, typename T2 > x Dr^&rC  
  struct result_2 EgO4:8$h  
  { o^NQ]BdH8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; rms&U)?  
} ; jjbw.n+1  
} ; Xgl>kJy<#  
ofi']J{R  
g 08 `=g  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p75w^  
b"Ulc}$/&  
下面我们来剥离functor中的operator() Vw#07P#A  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WFdS#XfV  
lWdE^-  
return l(t) op r(t) tDwXb>  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) '- ~86Q  
return op l(t) +pV3.VMH0  
return op l(t1, t2) H _2hr[  
return l(t) op <zUmcZ  
return l(t1, t2) op TRiB|b]8Q#  
return l(t)[r(t)] +GGj*sD  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *%8us~w5/  
iVl"H@m/  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: K~E]Fkw!;  
单目: return f(l(t), r(t)); Ue\&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !hc7i=V ?  
双目: return f(l(t)); - Z|1@s&  
return f(l(t1, t2)); fXqe7[  
下面就是f的实现,以operator/为例 VT9$&\)>O  
(+U!# T]'D  
struct meta_divide xpnnWHdaq  
  { %NBD^g F  
template < typename T1, typename T2 > ;L)}blN.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [WK_Vh{  
  { W%wS+3Q/  
  return t1 / t2; 2sTyuH .  
} 0$ (}\hMLt  
} ; J'7Oxjlg  
m$ JQ[vgh  
这个工作可以让宏来做: ?+!KucTF  
W)"q9(T?%  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ C&SYmYj^c  
template < typename T1, typename T2 > \ HR}c9wy,q\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; AsLAm#zq  
以后可以直接用 0<)8 ?ow  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +X&B'  
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 Ry(!< w,  
(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。。。) qd.b&i  
PM|K*,3J  
 O{4m-;  
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 QO,y/@Ph  
[sad}@R7  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > IS!+J.2  
class unary_op : public Rettype Fivv#4YO  
  { v3/cNd3  
    Left l; QO k%Q$^G  
public : B;@yOm=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5M(?_qj  
FxUH ?%w  
template < typename T > SAoqq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^\CQWgY(  
      { n-\B z.  
      return FuncType::execute(l(t)); |fA[s7)  
    } x}roPhZ  
,aN/``j=  
    template < typename T1, typename T2 > q4Z \y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FHD6@{{Gp"  
      { 'Hg(N?1"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }l/md/C0  
    } KW 09qar  
} ; 5GY%ZRHh  
$""[( d?0  
7!%cKZCY  
同样还可以申明一个binary_op $ey<8qzp  
h8h4)>:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A ssf f;  
class binary_op : public Rettype |hpm|eZG"h  
  { NBeGmC|  
    Left l; o1Xk\R{  
Right r; m$o|s1t  
public : hsl8@=_ B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _ 9k^Hd[L$  
kgQEg)A]!x  
template < typename T > \<P W_'6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6^zv:C%  
      { LJiMtqg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )O }x&@Q  
    } 06ueE\@Sg  
Rub""Ga  
    template < typename T1, typename T2 > v-l):TL+=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const DB*IVg  
      { dFUsQ_]<  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); IOJfv8  
    } s<5t}{x  
} ; prwyP  
C*KRu`t  
\nJr jH 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 X+*| nvq]  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 1|gEY;Ru  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &&m%=i.qK  
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。 :&a|8Wi[W  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! RJWlG'i  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ('gjf l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 MAR;k?d  
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) :+;F"_  
下面是修改过的unary_op pymT-  
:l6sESr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rdC(+2+Ay  
class unary_op R=IeAuZR4k  
  { w@"|S_E  
Left l; 'rg$%M*(  
  "_(o% \"7  
public : kL&^/([9  
v/^2K,[0>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1 t#Tp$  
@^P=jXi<  
template < typename T > Z^h4%o-l{  
  struct result_1 $zdJ\UX  
  { >g F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; $EtZ5?qS  
} ; fkx 9I m4  
2L,e\]2Z  
template < typename T1, typename T2 > <oR Nd3d  
  struct result_2 iWvgCm4  
  { H,uOshR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O@ "6)/  
} ; jeJGxfii  
O}D]G%,m  
template < typename T1, typename T2 > _h.[I8xgYG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eLt6Hg)s`9  
  { 1LE8,Gm&  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H8\N~>  
} #ucOjdquq  
SKYS6b  
template < typename T > GWhb@K  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S</" ^C51J  
  { ]=pEs6%O3  
  return OpClass::execute(lt(t)); U %KoG-#  
} 8gx^e./  
`j<'*v zo  
} ; ucMl>G'!gX  
uxR_(~8  
e0hT  
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 qV(Plt%  
好啦,现在才真正完美了。 3rWqt  
现在在picker里面就可以这么添加了: -m__I U  
}X AoMp  
template < typename Right > [szwPNQ_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const FUHjY  
  { 5[@4($q8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); yP"_j&ef7  
} is`a_{5e=  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ?$o8=h  
Cd (Ov5%  
Nl(Aa5:!  
)kd PAw  
ZLO _5#<  
十. bind %fxGdzu7.  
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。 hup]Jk  
先来分析一下一段例子 PS6G 7  
paF2{C)4  
[,fMh $t  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "PlM{ZI\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2 {31"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ~fS#)X3 D  
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。 d2 d^XMe!  
我们来写个简单的。 "7gHn0e>  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "Pu P J|  
对于函数对象类的版本: V# Wd   
'r'uR5jR  
template < typename Func > .!Z.1:YR  
struct functor_trait =si<OB  
  { Pl 5+Oo  
typedef typename Func::result_type result_type; gzuM>lf*{  
} ; [OM Kk#vW  
对于无参数函数的版本: cOS|B1xG  
!Dun<\  
template < typename Ret > $YW z~^f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &18} u~M  
  { PAqziq.  
typedef Ret result_type; B]kz3FF  
} ; dz7*a {  
对于单参数函数的版本: ]5} =r  
ZM5[ o m  
template < typename Ret, typename V1 > 8^HMK$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > P+]39p{  
  { #%x4^A9 q  
typedef Ret result_type; 6C   
} ; 3L#KHTM  
对于双参数函数的版本: kWr*+3Xq  
9m8`4%y=  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kH{axMNc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8XTVpf4  
  { BV7GzJ2([{  
typedef Ret result_type; _tYt<oB~%  
} ; :yw0-]/DD  
等等。。。  EI+.Q  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u(d>R5}'  
|>p\*Dl}H  
template < typename Func >  g\n@(T$)  
struct func_return }z[ O_S,X  
  { `< VoZ/v  
template < typename T > YwKY3kL  
  struct result_1 VCh%v-/  
  { Amz7j8zJ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =`{!" 6a  
} ; ~r=u1]z  
Kw'A%7^e  
template < typename T1, typename T2 > RMsr7M4<91  
  struct result_2 K34y3i_  
  { bu\,2t}B  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l%;)0gT  
} ; ydBoZ3}  
} ; &?x^I{j  
l&E-H@Pe  
b$VdTpz  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q:tW LVE#0  
=<FFFoF*C_  
template < typename Func, typename aPicker > )%)?M *  
class binder_1 {KODwP'~  
  { .-nA#/2-  
Func fn; 3``$yWWg  
aPicker pk; G&:YgwG  
public : t7n*kiN<q  
haB$W 4x  
template < typename T > ) D(XDN  
  struct result_1 AEEy49e  
  { |f`!{=?  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I_N"mnn@Nr  
} ; lOYwYMi  
dpTap<Noby  
template < typename T1, typename T2 > I'J=I{p*  
  struct result_2 9;q@;)'5  
  { u\>Ed9^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; w Gw}a[a  
} ; ]%G[<zD,1  
(}bP`[@rX!  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ]`+>{Sx 1  
a*=\-;HaZ  
template < typename T > [f^~Z'TIN/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u9'4q<>&  
  { #&&^5r-b-  
  return fn(pk(t)); r?V\X7` +  
} U9kt7#@FDK  
template < typename T1, typename T2 > fz,8 <  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3+Xz5>"a  
  { Q +qN`  
  return fn(pk(t1, t2)); bCc^)o/w  
} ?6~RGg  
} ; 3"&6rdF\jB  
q!}&<w~|  
5Ss=z  
一目了然不是么? .wYx_  
最后实现bind AY|8wf,LS  
W0l|E&fj[  
t5[{ihv~:  
template < typename Func, typename aPicker > hm?-QVRPV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9KD2C>d<  
  { }1epn#O_4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -`#LrO;n  
} R (4 :_ xc  
{Pu\KRU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |PTL!>ym2  
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。 /q(+r5k \  
Ge|caiH1I  
十一. phoenix Z#MPlw0B  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Hd6Qy {,*-  
Pxy(YMv  
for_each(v.begin(), v.end(), c~z{/L  
( dIMs{!  
do_ P2f~sx9  
[ A+:K!|w  
  cout << _1 <<   " , " Rnun() plJ  
] p4|:u[:&  
.while_( -- _1), [WC-EDO2lb  
cout << var( " \n " ) v5 $"v?PT  
) Uu8Z2M  
); bV`Zo(z  
#%B1, .A  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: JFl@{6c  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor =as]>?<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rVFAwbR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: N!r@M."  
xlS t  
~ia#=|1}  
template < typename Cond, typename Actor > a)[tkjU  
class do_while 0;r+E*`DA  
  { ]r6,^"  
Cond cd; x~A""*B~  
Actor act; WWH T;ST  
public : prhFA3 rW.  
template < typename T > 8_mdh+  
  struct result_1 ^MDBJ0 I.  
  { ) Q]kUG#`  
  typedef int result_type; Pgs4/  
} ; nBZqhtr  
_9""3O  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '<$(*  
N2xgyKy~  
template < typename T > 7@|(z:uw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6^}GXfJAc  
  { e,|"9OK  
  do ^cBA8 1  
    { x w]Zo<F  
  act(t); w,9$*=k  
  } X62z>mM  
  while (cd(t)); + ECV|mkk  
  return   0 ; .K;*uq:0  
} \d%&_rp  
} ; ` _[\j]  
$Ob]JAf}  
23&;28)8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {Km|SG[-q  
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。 XR]]g+Z  
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。 J4xt!RW!  
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。 ${0Xq k  
下面就是产生这个functor的类: "kVN|Do  
7H++ pOF  
Q->'e-\E<"  
template < typename Actor > ~\Fde^1  
class do_while_actor &I<R|a  
  { 2mVH*\D  
Actor act; i#iY;R8  
public : )6^b\`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Vr`UF0_3q  
z35n3q  
template < typename Cond > y @h^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3zMmpeq  
} ; E}.cz\!.  
;m@>v?zE  
c{s<W}3Ds  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 `p*7MZ9 -  
最后,是那个do_ mWta B>f  
h9&<-k  
0XvMaQXQF  
class do_while_invoker a(BWV?A  
  { ^~eT# Y8  
public : 82efqzT  
template < typename Actor > M'R^?Jjb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZLxe$.V_  
  { 5H""_uw  
  return do_while_actor < Actor > (act); C7eaioW$  
} 0 l G\QT  
} do_; ^k t#[N  
6@; w%Ea  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 73Tg{~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O/iew3YF  
最后来说说怎么处理break和continue Xj?j1R>GB  
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。 %pe7[/  
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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