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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <=*f  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4b2d(x)0X  
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, M/?,Qii  
c  C3>Ff'  
l*1|B3#m!  
e3p|g]  
  class filler |"gL {De  
  { y@3p5o9lv-  
public : t%lat./yT  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rm[C{Pn  
} ; >$4# G)s  
$d?W1D<A  
XIdh9)]^}  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 32YbBGDN!f  
;o9h|LRs  
dht0PZdx?  
h@Q^&%w  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8<6H2~5<  
 [SPx  
}D#: NlMp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 DzAZv/h76  
UHZuH?|@  
{~U3|_"[pX  
1F@j?)(  
二. 战前分析 v-{g  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 %2}fW\% '  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 X;I9\Cp]!  
RxP H[7oZ  
yix[zfQt0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); BX >L7n  
  /* --------------------------------------------- */ sey,J5?  
vector < int *> vp( 10 ); %k!CjW3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); a`!Jq'  
/* --------------------------------------------- */ "n%s>@$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xa~]t<2  
/* --------------------------------------------- */ mJSfn"b}K  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c#n 2 !  
  /* --------------------------------------------- */ }s~c(sL?;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); b[74$W{  
/* --------------------------------------------- */ T`&zQQ6F'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); /WuYg OI  
C~ 1]  
PF%-fbh!~  
Ir9GgB  
看了之后,我们可以思考一些问题: [4z,hob  
1._1, _2是什么? p#@#$u-  
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。 V@ >(xe7  
2._1 = 1是在做什么? Cr.YSW g)4  
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。 V(7,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。 z#*.9/y\^R  
.xRdKt!p  
G|wtl(}3  
三. 动工 2cMC ZuO  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r_T)| ||v  
3Ua?^2l  
EW `hL~{  
:viW  
template < typename T > (>al-vZ6A  
class assignment lzEynMO+  
  { J&xZN8jW   
T value; .GrOdDK$ns  
public : Zy}tZRG  
assignment( const T & v) : value(v) {} Un6R)MVT  
template < typename T2 > YF5}~M ymF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } M>AxVL  
} ; / F0q8j0  
^""edCs  
M+/G>U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Vj*-E  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^CkMk 1  
H"A%mrb  
>e;-$$e  
]fyfL|(;  
  class holder V1aP_G-:  
  { hOj{y2sc  
public : G/_IY;  
template < typename T > z(|^fi(  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const D-gH_ff<]9  
  { IG^@VQ%  
  return assignment < T > (t); iGyetFqKw  
} jP+yN|  
} ; 28MMH Q  
qN!oN*  
:Jd7q.  
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: \[MAa:/  
.~]|gg~  
  static holder _1; ]eL# bJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RTOA'|[0M  
fLDrit4_Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); !_Lmrs  
而不用手动写一个函数对象。 Sc<dxY@w7-  
}icCp)b>v  
'/d51  
pj>R9zpn_  
四. 问题分析 qmrT d 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。 WTSh#L  
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。 yaUtDC.|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \v2!5z8|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E>~R P^?Uz  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 n$i X6Cd  
=?i?-6M  
五. 问题1:一致性 &W<7!U:2m  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #ArrQeO 5_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 6h:QSVfx  
ho\1[xS  
struct holder fM= o?w6v  
  { Z\!,f.>g  
  // D!j/a!MaKk  
  template < typename T > xGd60"w2  
T &   operator ()( const T & r) const RT[p!xL  
  { 59E9K)c3  
  return (T & )r; I7ao2aS  
} =ZgueUz,  
} ; iE%"Q? Q/  
JF=R$!5  
这样的话assignment也必须相应改动: [|]J8o@u^  
{[y6qQm  
template < typename Left, typename Right > $WA wMS,  
class assignment IiYL2JS;t|  
  { mF7 Ak&So^  
Left l; G~9m,l+  
Right r; sx,$W3zI'G  
public : FYAEM!dyy  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &^=Lr:I  
template < typename T2 > 3smkY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } T4eJ:u*;  
} ; I68u%fCv  
c{q+h V=  
同时,holder的operator=也需要改动: }Fe~XO`  
BQu |qr q  
template < typename T > 8_Oeui(i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "j>X^vn  
  { yV^Yp=f_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4]d^L>  
} IwyA4Ak Ru  
b?~p/[  
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。 rj4@  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 v+ $3  
}\a#e^-xQ+  
return l(rhs) = r; 'Ru(`" 1|  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 6N/(cUXJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ghQ B  
?t/qaUXN  
template < typename Tp > .:S/x{~  
class constant_t "K{_?M `;e  
  { }x'*3zI  
  const Tp t; x9lA';})  
public : zJDHDr  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -E-#@s  
template < typename T > N_Us6 X  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G]lGoa}]`u  
  { Q'<AV1<  
  return t; .S` q2C\  
} :V/".K-:J  
} ; 6H#: rM  
Ycr3$n]e  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V U3RFl  
下面就可以修改holder的operator=了 HE}0_x.  
mxlh\'b  
template < typename T > Xaz "!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [4Q;(67  
  { [ &TF]az  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qz(D1>5I?  
} )*KMU?  
j0l,1=^>l  
同时也要修改assignment的operator() 1?'4%>kp  
(UkP AE  
template < typename T2 > pqG> |#RG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } x@#>l8k?  
现在代码看起来就很一致了。 ?2@^O=I  
jWdviS9&g  
六. 问题2:链式操作 ]\yIHdcDi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @?B+|*cm  
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。 gM96RY  
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。 NaR} 0  
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。 t{})6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,,H5zmgA  
HUKrp*Hv  
template < typename T > EX)&|2w  
struct result_1 := V?;  
  { k+J3Kl09hM  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; geQ!}zXWi  
} ; d9{lj(2P  
r-qe7K@p  
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: J/]%zwDwS  
%" iX3  
template < typename T > }dc0ZRKgx  
struct   ref z}vT8qoX  
  { 6wlLE5  
typedef T & reference; W8W7<ml0A  
} ; >a"J);p  
template < typename T > 80nEQT y  
struct   ref < T &> 7L~ *%j  
  { ^O}a,  
typedef T & reference; =2!p>>t,d;  
} ; 0cm34\*  
}Rh\JDiQ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z5@XFaQ  
VEps|d3,,  
template < typename T > |\(uO|)ju  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const a`wjZ"}'[  
  { [ycX)iM  
  return l(t) = r(t); |/,S NE  
} q9 Df`6+  
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。 p?gm=b#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 #A)V  
J|W E&5'  
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 !5,C"r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ~RR!~q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (T1< (YZ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &2ED<%hH`  
最后的布局是: J v}  
                Add .`D'eS6b  
              /   \ ItVN,sVJb  
            Divide   5 mSYjc)z  
            /   \ VMah3T!  
          _1     3 %lCZ7z2o  
似乎一切都解决了?不。 7}iv+rQ  
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。 J;& y?%{@5  
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。 [Uup5+MCv  
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: EL,k z8  
ztVTXI%Kz  
template < typename Right > 5=o^/Vkc  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2@ S}x@^  
Right & rt) const (Yewd/T  
  { M+ [ho]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~kW?]/$h  
} +tPBm{|  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 %`]+sg[i  
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。 qzW3MlD  
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。 7(@xk_Pl  
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。 yTZev|ej@  
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。 |))NjM'ZBl  
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? Lc!2'Do;  
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: }nrjA0WN  
+&.zwniSS  
template < class Action > 15ailA&(Qm  
class picker : public Action fRS;6Jc  
  { # xtH6\X  
public : xmg3,bO  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eiK_JPFA-  
  // all the operator overloaded *PF<J/Pr  
} ; .n<vhLDQn  
$zP5Hzx  
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。 )Do 0  
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: Pb&tWv\ql  
@^| [J _4  
template < typename Right > iil<zEic  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &%OY"Y~bI!  
  { UA<Fxt  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cC~RW71  
} r!R-3LO0s  
REW[`MBQ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  2U)n^  
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。 !q\8`ss  
d:)#-x*h7  
template < typename T >   struct picker_maker fJS:46  
  { kcfT|@:MK"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bYsX?0T!p  
} ; 7 $y;-[E[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ?.e,NHf  
  { t/;2rIx>  
typedef picker < T > result; v@qP &4Sp  
} ; !!C/($  
8}|et~7!  
下面总的结构就有了: f~VlCdf+  
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。 }n^Rcz6HeO  
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。 TIGtX]`  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 $d*9]M4  
至此链式操作完美实现。 "\wMs  
kY)Vr3uGA  
i$NlS}W  
七. 问题3 (d_z\U7l  
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。 / l$enexSt  
rUI?{CV  
template < typename T1, typename T2 > /3,/j)`a  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ovKM;cRs/  
  { ABCm2$<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Yg&(kmm  
} ?X@!jB,Pv  
G80N8Lm  
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: 4)gG_k  
x7S\-<8  
template < typename T1, typename T2 > !Gmnck&+  
struct result_2 V,-we|"  
  { x3y+=aj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Tz1^"tx9  
} ; i(4<MB1a  
@j\:K<sk  
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? :+\0.\K0!  
这个差事就留给了holder自己。 .OdtM X y  
    yCxYFi  
D0Q9A]bD;  
template < int Order > JLu$1A@ '  
class holder; rqjq}L)  
template <> g<Z :`00|  
class holder < 1 > R /=rNUe  
  { Ll]5u~  
public : CXq[VYM&X  
template < typename T > 81Z;hO"~  
  struct result_1 f"s_dR  
  { \]> YLyG  
  typedef T & result; ~e}JqJ(97  
} ; P) vD?)Q  
template < typename T1, typename T2 > FCt<h/  
  struct result_2 DP{nvsF  
  { ` @QZK0Ox  
  typedef T1 & result; e?W ,D0h  
} ; zM0}(5$m  
template < typename T > 2 5 \S>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const .8YxEnXw)(  
  { RBQ8+^  
  return (T & )r; +(*HDa|  
} 8 W  
template < typename T1, typename T2 > gKh*q.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NsB]f{7>8+  
  { 19$A!kH\  
  return (T1 & )r1; /S]$Hu|  
} Ro<779.Gn\  
} ; \B#tB?rA  
&l+Qn'N  
template <> 0x<ASfka  
class holder < 2 > 0q5J)l:  
  { T<n`i~~  
public : xX&B&"]5  
template < typename T > Jj=qC{]  
  struct result_1 "W(D0oy  
  { g}W`LIasv  
  typedef T & result; E+\?ptw  
} ; & 'u|^d  
template < typename T1, typename T2 > m}l);P^  
  struct result_2 <H^jbK  
  { GlJ[rD  
  typedef T2 & result; ^("b~-cJ  
} ; &@lfr623  
template < typename T > =F@ +~)_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *H/>96  
  { 'x%gJi#  
  return (T & )r; =E2 a#Vd  
} FtTq*[a  
template < typename T1, typename T2 > xUn"XkhP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9Jwd*gevV  
  { Z:{| ?4  
  return (T2 & )r2; p4P=T@:  
} X,49(-~\  
} ; vaeQ}F  
-@XSDfy7S  
pN^g.  
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> >。 K+~?yOQj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5{HF'1XgZ*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2G8w&dtu  
Y#@D% a8  
return l(i, j) = r(i, j); nVs@DH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) #z P-, 2!r  
@V 'HX  
  return ( int & )i; $+80V{J#  
  return ( int & )j; 7{<v$g$  
最后执行i = j; 0)|Z 7c&  
可见,参数被正确的选择了。 myj/93p}`b  
y7+@ v'  
6 ) i-S<(  
K9@.l~n  
neU=1socJ  
八. 中期总结 p<r^{y  
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: ^t3>Z|DiB^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1i#y>fUj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uqcG3Pi  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &MH8~LSb  
O\Huj=  
J=-z~\f56  
;87PP7~  
6'r;6T *  
{|oWU8.l  
九. 简化 'ayb`  
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。 f(y+1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [0Xuo  
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: GFT@Pqq  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 _S) K+C|@  
  +-*/&|^等 frcX'M}%  
2. 返回引用。 7>f2P!:  
  =,各种复合赋值等 Milp"L?B%  
3. 返回固定类型。 ~B[e*| d  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 6c!F%xU}  
4. 原样返回。 #H7 SLQr\  
  operator, JLm3qIC  
5. 返回解引用的类型。 Dspvc  
  operator*(单目) Pyuul4(  
6. 返回地址。 )<HvIr(xr  
  operator&(单目) :WRD<D_4  
7. 下表访问返回类型。 uzxwJs'fz  
  operator[] = 9Yf o,F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fuj9x;8X0  
  operator<<和operator>> L-- t(G  
r]Hrz'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。 Z=8&`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 6-\Mf:%B  
~+{*KPiD  
template < typename Left > F9LKO3Rh#u  
struct value_return =+_nVO*  
  { 2Rw<0.i|  
template < typename T > yhgGvyD  
  struct result_1 uQ3sRJi  
  { mo<*h&;&  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 2:|vJ<Q  
} ; `]65&hWZL  
0y$VPgsKf  
template < typename T1, typename T2 > Y[e.1\d'  
  struct result_2 5 Y&`ZJ  
  { v9H t~\>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; mW]dhY 3X  
} ; 9iT9ZfaW  
} ; A o* IshVh  
jUE:QOfRib  
>h8m8J  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J,,V KA&  
9U;  
下面我们来剥离functor中的operator() Yp(0XP5o  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <U$YJtEK  
1M`>;fjYa  
return l(t) op r(t) <SJ6<'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7[=G;2<  
return op l(t) 8qkQ*uJP  
return op l(t1, t2) eTjPztdJbx  
return l(t) op #8XmOJ"W3k  
return l(t1, t2) op 1$DcE>  
return l(t)[r(t)] oC" [rn  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {$EX :ID  
s2L]H  
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: 5 v.&|[\k  
单目: return f(l(t), r(t)); A'CD,R+gR  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3]1 ! g6  
双目: return f(l(t)); '?$@hqQn  
return f(l(t1, t2)); |?jgjn&RQ  
下面就是f的实现,以operator/为例 `<>#;%  
#qVvh3#g  
struct meta_divide $`UdG0~  
  { &L0Ii)Ns  
template < typename T1, typename T2 > 28v^j*=* \  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $G <r2lPy  
  { [<i3l'V/[  
  return t1 / t2; 5 `TMqrk  
} M>=@Z*u/+  
} ; ZzK^ bNx)0  
j8Mt"B  
这个工作可以让宏来做: `~\SQ EY$  
+h-% {  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ d>#',C#;  
template < typename T1, typename T2 > \ fwUvFK1G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .]exY i  
以后可以直接用 kj|Oj+&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) v1i-O'  
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 F ]X<q uuL  
(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。。。) ;4-$C=&  
>#n"r1  
$-^& AKc  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ;fV"5H)U\  
d. d J^M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vy2<'V*y}  
class unary_op : public Rettype \6GNKeN  
  { V %[t'uh  
    Left l; fqbWD)L]  
public : 0X99D2c  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FLJ&ZU=s  
~c&sr5E  
template < typename T > |5>A^a  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O*+HK1q7  
      { /)v+|%U  
      return FuncType::execute(l(t)); vC]r1q.(  
    } #5y+gdN  
8=bn TJf  
    template < typename T1, typename T2 > P;(@"gD8z5  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O_s /BoB@  
      { %gn@B2z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Xqe Qj}2kA  
    } Y\<w|LkD8  
} ; U5ph4G  
C!547(l[  
29 !QE>Q  
同样还可以申明一个binary_op &!;o[joG  
>~7XBb08  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3;b)pQ~6CJ  
class binary_op : public Rettype C&@'oLr  
  { 1LFad>`  
    Left l; 'H`:c+KDG`  
Right r; w9u|E46  
public : ,c&t#mu*0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K_t >T)K  
:xmj42w>^  
template < typename T > oGZuYpa9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const > mCH!ey  
      { G$_)X%Vb I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {8":c n j  
    } .mwW`D  
w&#[g9G%  
    template < typename T1, typename T2 > d8 ~%(I9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r9-ayp#pC  
      {  0zr%8Q(Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8T+o.w==  
    } >8{{H"$;(  
} ; bCTN^  
3 P75:v  
O|Vc  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 D\ZH1C!d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Tw%1m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Z;u3G4XlF  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 w?3ww7yf`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 5`}za-  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 O)R}|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Y]~-S  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ;j~%11  
下面是修改过的unary_op +p _?ekV\  
EBWM8~Nm#  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > _8SB+s*  
class unary_op {{bwmNv"  
  { H #X*OJ  
Left l; v:!TqfI  
  3GL?&(eU;  
public : Y$, ++wx  
k!z.6di  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} lV3k4iRH  
s 7%iuP  
template < typename T > @D["#pe,}  
  struct result_1  EAr;  
  { 1QhQ#`$<1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8t< X  
} ; L|D9+u L  
npytb*[|c  
template < typename T1, typename T2 > zSMM?g^T  
  struct result_2 &&jQ4@m}j  
  { 'lEIwJV$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /EHO(d!<  
} ; T.QJ#vKO0  
"Ar|i8^G3  
template < typename T1, typename T2 > LH`$<p2''r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a_\7Ho$^  
  { x~m$(LT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~Sf'bj;(  
} 7F2:'3SQ  
y_Gs_xg  
template < typename T > 2S:B%cj9m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m'G=WO*%  
  { mJ[_q >  
  return OpClass::execute(lt(t)); @az<D7j2  
} $6ucz'  
Dbx zqd  
} ; n0K+/}m  
J_XkQR[Y  
B1I{@\z0G  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug @yQ1F> t  
好啦,现在才真正完美了。 xU{0rM"  
现在在picker里面就可以这么添加了: dB&<P[$+8  
FKe/xz  
template < typename Right > ,T ^A?t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ())_4 <  
  { !Dc;R+Ir0!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I"8Z'<|/\q  
} ~rq:I<5  
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。 Xmb##:  
V%t_,AT  
'F*OlZ!BWy  
fS8Pi,!  
V'za,.d-  
十. bind xrlyph5mE  
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。 (Xz q(QV  
先来分析一下一段例子 Gw6Od j  
Qi qRx  
5>H&0> \  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ::GW  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 KB~`3Wj|Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  *ni0.  
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。 " :[;}f;  
我们来写个简单的。 ,s}7KE  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1j}e2H  
对于函数对象类的版本: 8MU7|9 Q  
39~WP$GM  
template < typename Func > &P*r66  
struct functor_trait Dl\0xcE  
  { -EU=R_yg  
typedef typename Func::result_type result_type; )\W}&9 >  
} ; 6Y.k<oem  
对于无参数函数的版本: LF (S"Of  
,#^2t_c/  
template < typename Ret > /L]@k`.q@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .345%j  
  { ~dgFr6  
typedef Ret result_type; 5YUe>P D  
} ; +,i_G?eX  
对于单参数函数的版本: QD-Bt=S7l  
{ q&`B  
template < typename Ret, typename V1 > 6aAN8wO;b  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > $fPiR  
  { 3EA_-?  
typedef Ret result_type; ;d}n89DXj  
} ; %X\Rfn0J"  
对于双参数函数的版本: A-^B ?E  
hsK(09:J  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ZXbq5p_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > b+dmJ]c  
  { HR  
typedef Ret result_type; ?H{?jJj$H  
} ; ds2xl7jg  
等等。。。 :efDPNm5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Tjj27+y*\  
=*UVe%N4  
template < typename Func > y#O/Xw  
struct func_return nAsc^ Yh  
  { F"tM?V.|  
template < typename T > >;s2V_d  
  struct result_1 oChf&W 8u  
  { 2@&"*1(Xu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0'zjPE#  
} ; ~PN[ #e]  
O`~L*h_  
template < typename T1, typename T2 > S!iDPl~  
  struct result_2 # ?u bvSdU  
  { ?]}=4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l`:-B 'WM  
} ; An BM*5G  
} ; [H2su|rBI`  
#m'+1 s L  
\ov]Rn  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 SS;'g4h\6  
+~;#!I@Di  
template < typename Func, typename aPicker > L'"od;(6R  
class binder_1 0U2dNLc  
  { On+0@hh  
Func fn; B]>rcjD  
aPicker pk; Xs2B:`,hh  
public : k$,y1hH;f8  
`y1,VY  
template < typename T > @d ^MaXp_P  
  struct result_1 H_l>L9/\  
  { B+'w'e$6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Lf Y[Z4  
} ; "?J f#  
D]V&1n  
template < typename T1, typename T2 > #hEU)G' $+  
  struct result_2 En8L1$_  
  { JgldC[|7  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +J !1z  
} ; A<[w'"  
<.@w%rvG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (Q|Y*yI  
woU3WS0  
template < typename T > <9Ytv|t@0  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;s-fYS6(>{  
  { !Ome;g S)  
  return fn(pk(t)); y8|}bd<Sr  
} iz`ys.Fu  
template < typename T1, typename T2 > Lo9 \[4FP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (j}edRUnB  
  { ,^T0!k$  
  return fn(pk(t1, t2)); ^P*+0?aFr  
} <yKyM#4X  
} ; ;FjI!V  
{5T:7*J  
w6l56 CB`  
一目了然不是么? v XR27  
最后实现bind `u8=~]rblj  
>LFj@YW_)  
Nw3IDy~T  
template < typename Func, typename aPicker > k%LsjN.S  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NB&zBJ#  
  { qh wl  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2\[ Q{T=Qe  
} e" p5hpl  
y)`q% J&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 pf_`{2.\uO  
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。 \j vS`+  
3,@|kN<  
十一. phoenix S ^@# %>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [\"<=lb`  
gL wNHS  
for_each(v.begin(), v.end(), .wuRT>4G)G  
( 7"k\i=  
do_ I#CS;Yh95  
[ N*Xl0m(Q  
  cout << _1 <<   " , " A)f/ww)Q  
] 1h?:gOig  
.while_( -- _1), A) TO<dl  
cout << var( " \n " ) }ev+WIERQV  
) (/J %Huy  
); I8:G:s:  
'i8?]` T  
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: 4"V6k4i5  
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 S)A;!}RK6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ns[.guWu-  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %VgK::)r  
d#HN '(2t  
JU-eoB}m  
template < typename Cond, typename Actor > bg,VK1  
class do_while l8N5}!N  
  { x>[ gShAV!  
Cond cd; A@I3:V  
Actor act; j!?bE3r~  
public : g7]g0*gxXW  
template < typename T > -k@Uo(MB  
  struct result_1 ch0x*[N@  
  { ~ZRtNL9   
  typedef int result_type; T;B/ Wm!x  
} ; :J6FI6  
[N*`3UZk"  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 259:@bi!y  
7Y*Q)DDy  
template < typename T > @XX7ydG5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d>1#|  
  { 7e<\11uI]a  
  do M0uC0\' #P  
    { ~RnBs`&!  
  act(t); qnU$Pd  
  } vXc gl  
  while (cd(t)); 4ak} "Z  
  return   0 ; 3_c4+u"6  
} [[8h*[:  
} ; wEbO|S+K1  
v|YJ2q?19  
7o`pNcabtz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). PAy7b7m~B  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .h;X5q1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G)y'exk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 4 !M6 RL8{  
下面就是产生这个functor的类:  B*Q  
C= PV-Ul+  
iMs(Ywak]  
template < typename Actor > +P"u1q*+p  
class do_while_actor %'[ pucEF  
  { e#{l  
Actor act; U\",!S~<  
public : w'!J   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} =zKbvwe%X  
F[U0TP@&*  
template < typename Cond > 29h_oNO  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fuA 8jx  
} ; gd\b]L?>O  
ZfIeq<8 _  
B7BikxUa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ty"=3AvRLV  
最后,是那个do_ &pLCN[a  
]7_O#MY1  
97SG;,6  
class do_while_invoker !fG`xZ~  
  { V@1K  
public : >oc&hT  
template < typename Actor > v`u>; S_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7)v`l1  
  { q e;O Ox  
  return do_while_actor < Actor > (act); vpqMKyy  
} f%TP>)jag!  
} do_; u:O6MO9^  
jj"?#`cW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X+k`UM~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s2\6\8Ipn  
最后来说说怎么处理break和continue H3" D$Nv  
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。 s$;IR c5!6  
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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