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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda USprsaj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sN-oEqS  
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, o"RJ.w:dn  
T$u~E1  
7k `_#  
dPHw3^J0j  
  class filler "r@G@pe  
  { U M@naU  
public : K${}r0   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zyDZ$Dhka  
} ; T: U4:"  
G[#.mD{k  
r]9e^  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: TaOOq}8c#  
)Lb72;!?  
IK3qE!,&U  
w$b~x4y%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); aRX  
Hr6wgYPi  
prUHjS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 85} ii{S  
Bq *[c=(2  
q8/ihA6:  
ms7SoY bSu  
二. 战前分析 IQIbz{bMx  
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。 $Buf#8)F*  
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 )i0 $j)R  
U,HIB^= R  
9Fk4|+OJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %lV@:"G  
  /* --------------------------------------------- */ $~=2{  
vector < int *> vp( 10 ); Y xJ`-6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); FRgLlp8x  
/* --------------------------------------------- */ {EL'd!v7e  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v~}5u 5 $O  
/* --------------------------------------------- */ YwXXXh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); N#UXP5C(  
  /* --------------------------------------------- */ b_vVB`>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); P% Q@9kO>  
/* --------------------------------------------- */ t=i/xG:5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qC..\{z  
V}SyD(8~  
?ql2wWsQO  
O ^0"  
看了之后,我们可以思考一些问题: Mb/L~gd"  
1._1, _2是什么? 9Eg&CZ,9$D  
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。 JR)/c6j  
2._1 = 1是在做什么? 7G"7wYc>R  
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。 ,%Z&*n  
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。 SW#BZ3L  
E+z18Lf?  
=53b Lzr  
三. 动工 pqeL%="p;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .gq(C9<B[  
<5I1DF[  
5q Rc4d'  
r4?b0&Xq  
template < typename T > 5>P7]?U.]  
class assignment wyzOcx>M  
  { |!Fk2Je,  
T value; ]^ #`j  
public : zP&q7 t;>  
assignment( const T & v) : value(v) {} [f/.!@sj  
template < typename T2 > um[!|g/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (]XbPW  
} ; `L\)ahM  
thptm  
GRIa8>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 z,x" a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @!<d0_dnC  
V&[eSVY?  
 U(~U!O}  
x'qWM/  
  class holder -`Q}tg>cT  
  { AK*N  
public : Vho0e V=  
template < typename T > 30_ckMG"g  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const |s f*hlrJ  
  { ~{M@?8wi  
  return assignment < T > (t); %b =p< h'(  
} 8*s7m   
} ; %iJ|H(P  
Sl>>SP  
DjwQ`MA  
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: ^=0 $  
9cfR)*Q  
  static holder _1; [@3SfQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "OL~ul5  
b+@D_E-RJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IqUp4}  
而不用手动写一个函数对象。 Z>2]Xx% \  
HabzCH  
@Tr&`Hi  
O R #7"  
四. 问题分析 6Y7H|>g)  
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。 :6lwO%=F  
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。 yU7I;]YP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 sx5r(0Z  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SY1GR n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0^#DNq*NQ  
:<GfETIs  
五. 问题1:一致性 7tgFDLA  
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?| qS.)UaA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 [bjN f2  
xo  Gb  
struct holder yN\e{;z`  
  { :wipE]~4t  
  // #hJQbv=B"  
  template < typename T > }+0z,s~0.  
T &   operator ()( const T & r) const 9&K/GaG  
  { .N"~zOV<#  
  return (T & )r; I4D<WoU;dJ  
} [se^.[0,  
} ; p<5!0 2yQ\  
} 0M{A+  
这样的话assignment也必须相应改动: 4x,hj  
%l7fR}  
template < typename Left, typename Right > 0E6lmz`O  
class assignment kH?#B%N5  
  { Hm9<fQuM  
Left l; A-wRah.M  
Right r; [w+Q^\%bN  
public : hNbIpi=  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >]&X ^V%Q#  
template < typename T2 > V=}1[^  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eko]H!Ov(  
} ; `#6x=24  
U<Jt50O  
同时,holder的operator=也需要改动: Zw$ OKU  
\[#t<dD  
template < typename T > G{RTH_p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Mw^ *yW  
  { M35Ax],:^  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]V<-J   
} {/}^D-  
B~TN/sd  
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。 @6&JR<g*t  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3t(c_:[%  
|J3NR`-R  
return l(rhs) = r; (C S8(C4[  
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。 OM:v`<T!z  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q`Q}yE> 9  
Y~qb;N\  
template < typename Tp > \VN=Ef\E  
class constant_t $|a;~m>  
  { ue0s&WF|  
  const Tp t; KAc>-c<  
public : T*CME]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "C74  
template < typename T > =|SdVv   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4# )6.f~  
  { &ao(!/im  
  return t; @Zm J z  
} `ZGcgO<c\  
} ; 4tJa-7  
5=Lq=,K$  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 lS9n@  
下面就可以修改holder的operator=了 3~%!m<1:  
-Mf Q&U   
template < typename T > z"379b7cN  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T~k)uQ  
  { !LIlt`ag9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /1fwl5\  
} ^M[P-#X_  
&88oB6$D^q  
同时也要修改assignment的operator() ? +`x e{k  
#jS[  
template < typename T2 > _H\<[-l  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `fS^ j-_M  
现在代码看起来就很一致了。 =+oZtP-+o  
ai^|N.!  
六. 问题2:链式操作 S>f&6ZDNY(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 W`L!N&fB  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 l\Xd.H" j,  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ycX{NDGs  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ngyY  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %l$W*.j|;  
91d }, Mq:  
template < typename T > 6 bO;&  
struct result_1 !'W-6f  
  { jv&+<j`r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~&g a1r2v?  
} ; j[e,?!8;  
;BBpN`T  
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: lG"H4Aa>  
Kf.T\V4%  
template < typename T > <qeCso  
struct   ref {9'M0=  
  { V#^yX%  
typedef T & reference; 4/*q0M{}B  
} ; rVzI_zYqp'  
template < typename T > )#[|hb=o  
struct   ref < T &> t9u|iTY f!  
  { $H*/;`,\[  
typedef T & reference; ][:rLs  
} ; ZkWL_ H)  
b^Cfhy^RTq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `ROG~0lN(  
<avQR9'&  
template < typename T > 5H !y46z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NFyMY#\]  
  { >K:u ?YD[  
  return l(t) = r(t); 4#BRx#\O  
} !%S4 n  
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。 )=_ycf^MC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 &/WAZs$2n  
6|=j+rScv  
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 ];FtS>\x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: %ROwr[Dj=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ijW 7c+yd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ' 4 O-  
最后的布局是: PK:2xN:=  
                Add ZGz|m0b (  
              /   \ a5?8QAO~r  
            Divide   5 Y(VO.fVJK  
            /   \ .eF_cD7v  
          _1     3 OO-k|\{ |  
似乎一切都解决了?不。 GozPvR^/  
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。 g22gIj]  
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。 Pe$6s:|NS  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: o"q+,"QL  
2wlKBSON  
template < typename Right > K&_Uk548  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k<Sl1v K  
Right & rt) const xJhU<q~?  
  { (Hp'B))2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .+.j*>q>u  
} {j SmoA  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  ^jyD#  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Yl({)qK{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 o"+ i&Wp~  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 1}g:|Q  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 %SA!p;  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 9- )qZ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: @*O?6>  
yoS? s  
template < class Action > pIO4,VL;W  
class picker : public Action r"wtZ]69  
  { J;QUPpH Z  
public : o0I9M?lP  
picker( const Action & act) : Action(act) {} I:=dG[\h2  
  // all the operator overloaded sYn[uPefj  
} ; ls|LCQPx  
74J@F2g}?  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 "/+zMLY  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: b2) \ MNH  
<$i4?)f(  
template < typename Right > <bUe/m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,+1m`9}  
  { r<R4 1Fz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); w{,4rk;Hr  
} }31Z X  
&m'kI  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > zG9|K  
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。 ?IhB-fd>@  
@,OT/egF4:  
template < typename T >   struct picker_maker $g\&5sstE  
  { \8v91g91f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {"}V&X160o  
} ; Sycw %k  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m $dV<  
  { hYg'2OG  
typedef picker < T > result; kfrY1  
} ; elO<a]hX  
W>-B [5O&[  
下面总的结构就有了: WxUxc75  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %dttE)oH?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 cxyM\@QB3  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !@L=;1,  
至此链式操作完美实现。 *3+-W  
v#oi0-9o[  
3S~(:#|  
七. 问题3 dE(tFZx  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 H[WQ=){  
z@U} ~TvP  
template < typename T1, typename T2 > M\oVA=d\0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?dq#e9  
  { ?=On%bh  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M]rO;^;6?  
} W`)<vGn=Y  
t~p y=\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 6 "gj!/e  
vF={9G  
template < typename T1, typename T2 > "8<K'zeS8  
struct result_2 m#5_%3T  
  { B#l?IB~  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; = !2NU  
} ; K`6z&*  
:%4imgY`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Ngy=!g?Hk=  
这个差事就留给了holder自己。 ~}ovuf=%  
    TkRP3_b  
lxb zHlX  
template < int Order > v/QUjXBr  
class holder; *I*i>==Z  
template <> LJTo\^*  
class holder < 1 > 2YBIWR8z  
  { X_TiqV  
public : NC"yDWnO'  
template < typename T > rpV1y$n<F  
  struct result_1 QWO]`q`|  
  { zr_yO`{  
  typedef T & result; W6/ @W  
} ; b]fzRdhl  
template < typename T1, typename T2 > L36Yx7gT<  
  struct result_2 [ !%R#+o=F  
  { u'5`[U -!  
  typedef T1 & result; [xlIG}e9  
} ; <PD?f/4 /  
template < typename T > /n5n )P@L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const u?H 2%hD  
  { 6ghx3_%w  
  return (T & )r; D]03eu  
} 't (O$  
template < typename T1, typename T2 > VD7i52xS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /f{$I  
  { U.oksD9 v  
  return (T1 & )r1; _t>"5s&i  
} )}lRd#V  
} ; ^))RM_ic  
C"pB"^0  
template <> v ! hY  
class holder < 2 > zqySm) o]  
  { F2I 5q C/  
public : Fd$!wBL  
template < typename T > ?+CV1 ]  
  struct result_1 MXp3g@Cz  
  { ]!"S+gT*C  
  typedef T & result; RYR-K^;R  
} ; y-aRXF=W  
template < typename T1, typename T2 > F`+\>ae$h  
  struct result_2 Djt%r<  
  { WrGK\Vw[  
  typedef T2 & result; gBw^,)Q{0Y  
} ; .TB"eUy  
template < typename T > \_]En43mg  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H=c`&N7E  
  { ;O#g"8  
  return (T & )r; cu9Qwm  
} vp)Vb^K>  
template < typename T1, typename T2 > /YKMKtE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const OYL]j{  
  { E#%}ZY  
  return (T2 & )r2; S -&)p@4  
} 8/%6@Y"Y*  
} ; :py\ |  
PRu&3BP  
2b@tj 5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 z}4L=KR\v  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wTq{sW&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m\u26`M  
Xz{~3ih  
return l(i, j) = r(i, j); 7:=k`yS,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) R[[ ,q:4  
Yc Q=vt{  
  return ( int & )i; K`%tGVY  
  return ( int & )j; j6:7AH|!)2  
最后执行i = j; K >tf,  
可见,参数被正确的选择了。 zd %rs~*c  
P.\nLE J=  
P7 yq^|  
X JGB)3QI  
^z;JVrW  
八. 中期总结 k-LEI}h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: | }&RXD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 </zXA$m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Y g|lq9gD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -#:zsu  
vRQOs0F;  
(#\pQ51  
TV59(bG.2  
s<QkDERMX  
F3U`ueP  
九. 简化 a|j%n  
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。 0S/' 94%w  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 5N7H{vT_  
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: cDEJk?3+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 %8.J=B  
  +-*/&|^等 pV[''  
2. 返回引用。 PA;6$vqX  
  =,各种复合赋值等 |9K<-yD  
3. 返回固定类型。 W m&  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -1|iz2^N  
4. 原样返回。 dE`-\J  
  operator, d=*x#In  
5. 返回解引用的类型。 U Z_'><++  
  operator*(单目) _Q(g(p&  
6. 返回地址。 G%l u28}D  
  operator&(单目) $0A~uDbs  
7. 下表访问返回类型。 E;Y;r"  
  operator[] 62'1X"  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yl&UM qI(  
  operator<<和operator>> _`-1aA&n~  
F _3:bX  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 AvJ,SQt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gN6rp(?y  
X"MU3]  
template < typename Left > ->{d`-}m'  
struct value_return <W)u{KS#TY  
  { A=5epsB  
template < typename T > ksR1k vTm  
  struct result_1 0ZpFE&  
  { Ddju~510  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; d4?d4;{  
} ; )~)*=u/  
Ard]147  
template < typename T1, typename T2 > =}!Mf'  
  struct result_2 # uCB)n&.  
  { vV?rpe|%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; c"tJld5F_  
} ; vdDludEv  
} ; sJx+8 -  
&[mZD,  
./6<r OW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :aLT0q!K  
6.1)IQkO  
下面我们来剥离functor中的operator() u"xJjS  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g| <wyt[  
_6@hTen`  
return l(t) op r(t) UaG1c%7?X  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3riw1r;Q  
return op l(t) UYP9c}_,4  
return op l(t1, t2) `6Qdfmk=  
return l(t) op _,74)l1  
return l(t1, t2) op ">81J5qgd  
return l(t)[r(t)] B$Z3+$hfF  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] T GB_~Bqe  
BG&cQr  
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: <+j)P4O4  
单目: return f(l(t), r(t)); penlG36Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :G w~7v_  
双目: return f(l(t)); >ydRSr^  
return f(l(t1, t2)); hg@}@Wq\)  
下面就是f的实现,以operator/为例 3 voT^o  
d&8APe  
struct meta_divide tMx}*l|]  
  { Q;Wj?8}  
template < typename T1, typename T2 > V&]DzjT/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) pE.PX 8  
  { -5l6&Y   
  return t1 / t2; lfsqC};#\  
} HL3XyP7  
} ; /e}#' H   
=QJRMF  
这个工作可以让宏来做: DaHZ{T8>d  
Pl=]Srw  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ c?2MBtnu  
template < typename T1, typename T2 > \ j9+I0>#X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; h&3YGCl  
以后可以直接用 qGmNz}4D5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ''OfS D_g  
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 lS^(&<{  
(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。。。) 3VnQnd E  
|%a4` w  
,6^ znOt  
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  6Si-u  
IxR?'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VQI(Vp|  
class unary_op : public Rettype E`H$YS3o  
  { XZNY4/ 25G  
    Left l; -m= 8&B  
public : m9}AG Rj  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vP@v.6gS,  
%%ae^*[!n  
template < typename T > :1q 4"tv|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q-ES6R  
      { {yU+)t(.  
      return FuncType::execute(l(t)); I:V0Xxz5t  
    } ]&~]#vB#  
~9\WFF/  
    template < typename T1, typename T2 > \qvaE+  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u}bf-;R  
      { ow=UtA-^O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m4E)qCvy  
    } 88"Sai  
} ; 3=Ec "  
<mMTD8Sx]  
P|2E2=G  
同样还可以申明一个binary_op %Pqk63QF  
oY~ Dg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~n')&u{  
class binary_op : public Rettype IL/Yc1  
  { -F"Q EL#  
    Left l; e pCLM_yA  
Right r; x.0p%O=`  
public : R1:k23{  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} if;71ZE  
>>Ts??  
template < typename T > Cp`j/rF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MF3b{|Z  
      { Cd79 tu|  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Hd7,ZHj3 ^  
    } I2$T"K:eo  
, B&fFis  
    template < typename T1, typename T2 > :!;'J/B@..  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I|-p3g8\  
      { ?;YC'bF  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); @pI5lh  
    } f=!PllxL:  
} ; {y]mk?j  
YJS{i  
!J*,)kRN  
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 cH-@V<  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]{ BE r*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 0,s$T2  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 K'iIJA*Sn  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! #eU.p&Zc  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Kz<@x`0   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w:Jrmx  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 3bqC\i^[\m  
下面是修改过的unary_op @\oz4^  
v]% WH~>  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *?+V65~dW  
class unary_op ]Fvm 7V  
  { H_!4>G@  
Left l; <D&)OxEn\  
  =z?%;4'|  
public : 8;y&Pb~)  
rV({4cIe9R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} vB37M@wm  
G1t\Q-|l0  
template < typename T > p_ Fy >j  
  struct result_1 ]Q "p\@\!  
  { wi8Yl1p]!z  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }~h'FHCC+  
} ; 6~#Ih)K  
HIGq%m=-x  
template < typename T1, typename T2 > ;U: {/  
  struct result_2 2,vB'CAI  
  { 7:]Pl=:X  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; gx03xPeu  
} ; Z=4{Vv*  
,y9iKkg  
template < typename T1, typename T2 > lT\a2.E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const '6$*YN&5  
  { ODc9r }  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H* ,,^  
} Hv]7e|  
E@a3~a  
template < typename T > _8}QlT  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zJ+8FWy:S  
  { ,U )"WLmY  
  return OpClass::execute(lt(t)); ]fnnZ  
} T9 <2A1  
wiOgyMdx  
} ; 4RKW  
PUQES(&  
4GG>!@|  
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 C=uZ1xg*,  
好啦,现在才真正完美了。 _4 6X%k  
现在在picker里面就可以这么添加了: 2;L|y._`w  
#B'aU#$u  
template < typename Right > {Z;jhR,  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jNwjK0?  
  { oIGrA-T}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9p$V)qdX  
} eMOD;{Q?X  
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。 k~%<Ir1V]  
2=-utN@Z  
J68j=`Y  
CV$],BM  
at!Y3VywG  
十. bind l ?Y_~Wuw  
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。 ^^i6|l1  
先来分析一下一段例子 *?QE2&S:  
3QI?[R.  
G.+l7bnZM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} B) $c|dUV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 WWwUwUi  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 a/~aFmu6b  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 rzrl>9 h  
我们来写个简单的。 E'1+Yq  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {)- .xG  
对于函数对象类的版本: [w -{r+[  
k&#a\OJ7u  
template < typename Func > s57N) 0kP  
struct functor_trait sGY_{CZ:  
  { k>}g\a,  
typedef typename Func::result_type result_type; w.Ezg j  
} ; M-NV_W&M  
对于无参数函数的版本: <1w/hy&mWN  
C0.'_  
template < typename Ret > eZ a:o1y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > qLncn}oNM  
  { %zC[KE*~  
typedef Ret result_type; S gMrce<;  
} ; 4vK8kkW1  
对于单参数函数的版本: Dz!fpE'L  
k)S.]!u&G  
template < typename Ret, typename V1 > tg4Y i|5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zWw2V}U!  
  { w)E@*h<Z  
typedef Ret result_type; VS#wl|b8  
} ; QYXx:nIrg  
对于双参数函数的版本: I~PDaZP  
B}OY /J/*8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Gx?+9C V  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DPe]daF  
  { ^x*nq3^h\  
typedef Ret result_type; 4A{|[}!  
} ; nU+tM~C%a  
等等。。。 g}&hl"j  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy f#%JSV"7  
,!G{5FF8:  
template < typename Func > 8pLBt:  
struct func_return IWVlrGyM  
  { t<uYM  
template < typename T > fBBa4"OK=  
  struct result_1 8$xPex~2  
  { ZWc+),X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ArLvz5WV  
} ; P7r'ffA  
IC/(R! Crj  
template < typename T1, typename T2 > +]>+a<x*%  
  struct result_2 39 e;  
  { ,p{`pma  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .F&9.#>  
} ; 5OM?3M  
} ; MFJE6ei  
|6biq8|$3V  
I4H`YOD%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 sK$wN4k  
CR4rDh8za  
template < typename Func, typename aPicker > ?tf&pgo  
class binder_1 78n}rT%k1  
  { ;y?);!g  
Func fn; ;N+$2w  
aPicker pk; dYFzye  
public : @$Qof1j'%  
mOll5O7VW  
template < typename T > fbrp#G71y  
  struct result_1 (A k\Lm  
  { ,zcQS-e2  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lw8"'0  
} ; (J$\-a7<f  
z^* '@  
template < typename T1, typename T2 > <dA8 '7^  
  struct result_2 u%|zc=  
  { |YJCWFbs8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;SwC&.I  
} ; >Dm8m[76  
?9j{V7h  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} &'|B =7  
h4&;?T S  
template < typename T > ~%w~-O2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rz%e>)  
  { @}FAwv^f  
  return fn(pk(t)); L/}iy}  
} !KS F3sz  
template < typename T1, typename T2 > hPm>tV2X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z,;;=V6j  
  { >hMUr*j  
  return fn(pk(t1, t2)); LDT(]HJ  
} ~yJ4qp-  
} ; %:6?Y%`*[  
AWr}"r?s  
=Cf ]  
一目了然不是么? db=$zIB[:  
最后实现bind qG8s;_G  
r >{G`de4  
0V,Nv9!S  
template < typename Func, typename aPicker > )yee2(S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y,z??bm~J  
  { u.|~   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C.a5RF0  
} TT!ET<ciN  
*}b]rjsj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hP?fMW$V  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  {E9v`u\  
~9pM%N V  
十一. phoenix l?N`{ ,1^  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: >.9eBz@  
_v5t<_^N  
for_each(v.begin(), v.end(), Aw ^yH+ae  
( S*W;%J5  
do_ 0O@_ cW  
[ y+mElG$F  
  cout << _1 <<   " , " To"dG& h  
] D=?{8'R'  
.while_( -- _1), oT+(W,G  
cout << var( " \n " ) }F1s tDx  
) wJ"ev.A)  
); }Ag|gF!_  
SQ(apc}N4  
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: J}g~uW  
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 y%BX]~  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 O;XG^s@5  
那么我们就照着这个思路来实现吧: w*LbH]l<-  
Evu=M-?  
<zB*'m  
template < typename Cond, typename Actor > 7Ur?ep  
class do_while iv%w!3#  
  { ,\ldz(D?+  
Cond cd; CDg AGy  
Actor act; 60B-ay0e$b  
public : nnCug  
template < typename T > Bt~s*{3$8  
  struct result_1 ``4wX-y  
  { 9/TY\?U  
  typedef int result_type; a<Uqyilm  
} ; 9w^zY ;Y  
- V) R<  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3P=w =~e  
z_SagU,\  
template < typename T > <&#+ E%E4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -e`;bX_N)  
  { -f>'RI95>  
  do I lG:X)V%  
    { \P?ToTTV  
  act(t); L/r{xS  
  } vE\lp8j+  
  while (cd(t)); BA+_C]%ZJ  
  return   0 ; L'kq>1QWf  
} r2eQ{u{nX  
} ; mBl7{w;Iv  
=& U`9qN  
|qUrEGjiSS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). mN1Ssq"B  
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。 +uQB rG  
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。 &sOM>^SAD  
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。 av'*u  
下面就是产生这个functor的类: Wc'Ehyi;  
%`\]Y']R  
A3UQJ  
template < typename Actor > l8wF0|  
class do_while_actor S ~|.&0"\  
  { Qlz Q]:dWC  
Actor act; YdOUv|tZC  
public : P#tvm,  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tHI*,  
W cGXp$M  
template < typename Cond > %?tq;~|]Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z;<ep@gy~  
} ; k/`i6%F#m  
<MZi<Z`  
'U)8rR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n(&*kfk  
最后,是那个do_ * BOBH;s  
~mH+DV3  
pMN<p[MB  
class do_while_invoker UC!5 wVY  
  { @-6?i)  
public : hZuYdV{'h  
template < typename Actor > - V=arm\#z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const \iZ1W  
  { FMS2.E  
  return do_while_actor < Actor > (act); njMLyT($  
} R;THA!  
} do_; `"Dy%&U  
lgT?{,>RkW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Z{}+)Q*Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Y ><(?  
最后来说说怎么处理break和continue D@hmO]5c  
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。 (!n-Age  
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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