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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda y?|JBf  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *d,u)l :S  
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, XOM@Pi#z  
/}]Irj4m  
Y^?J3[@  
}tIIA"dZ  
  class filler tXocGM {6C  
  { GUe&WW:Sqk  
public : .&53WL[D|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^[d|^fRH Q  
} ; e/?>6'6 5  
YdI|xu>0A^  
xl(];&A3  
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: GlDl0P,*r  
vM}oxhQ$n  
C#5z!z/:%  
C?Sy90f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]< 0|"NL  
t._W643~  
<tEN1i  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 &oWdBna"_  
&& }'  
ACg5"  
)ow|n^D($M  
二. 战前分析 T/%s7!E  
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。 \h%/Cp+p  
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)h p3&L  
C^po*(W6  
:VPZGzK4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <B;l).[6  
  /* --------------------------------------------- */ r )cG ee  
vector < int *> vp( 10 ); e1dT~l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5o~;0K]  
/* --------------------------------------------- */ Ksq{=q-T  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dpO ZqhRs.  
/* --------------------------------------------- */ io]e]m%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -vXX u;frt  
  /* --------------------------------------------- */ F3\'WQh  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Tsez&R$k  
/* --------------------------------------------- */ *8zn\No<,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7W[}7Y   
oEE*H2l\  
!\a'GO[  
9HlRf6S  
看了之后,我们可以思考一些问题: F*F U[ 5  
1._1, _2是什么? /5@V $c8  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :QnN7&j|(w  
2._1 = 1是在做什么? ?~e 8:/@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 _|x b)_  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9=D\xBd|w  
pJ6Z/3]  
a;Q6S  
三. 动工 -<gGNj.x-  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: |0?h6  
Y~T;{&wi  
K.cMuh  
slV+2b  
template < typename T > n"dC]&G'  
class assignment 5FJ<y"<6  
  { ZZf-c5 g  
T value; :7t~p&J  
public : ?|8H|LBIr  
assignment( const T & v) : value(v) {} M`$s dZ"  
template < typename T2 > }fW@8ji\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } P1b5=/}:V  
} ; vMsb@@O\\  
\gRX:i#n  
( w(GJ/g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O|J`M2r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1!"0fZh9U  
#Al.Itj  
he0KzwBF  
+B$ o8V  
  class holder CPVR  
  { 48CLnyYiF  
public : H/>86GG  
template < typename T > ;E /:_DWPD  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const k=j--`$8k  
  { < @9p|[!  
  return assignment < T > (t); =PiDZS^"  
} HTK79 +  
} ; TY[1jW~{r  
Gxu&o%x [  
dUOvv/,FZT  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: kAbRXID  
[ Y_6PR  
  static holder _1; A.<HOx&#  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4oT1<n`r+  
PW"G]G,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); xQX,1NbH5  
而不用手动写一个函数对象。 jk2h"):B>  
L+7j4:$B8  
l@Vl^f~P  
woJO0hHR  
四. 问题分析 =e/{fUg8f  
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。 'f9 fw^  
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。 5n,?>> p$  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E.]sX_X?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7pDov@K<{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 h V@C|*A  
<JE-#i  
五. 问题1:一致性 TIbqUR  
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?| jW5n^Y)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "$KU +?  
8;YeEW 5  
struct holder )&}\2NK6L  
  { {yQeLION  
  // %"~\Pu*>  
  template < typename T > N!>Gg|@~  
T &   operator ()( const T & r) const F23/|q{{  
  { ooY2"\o  
  return (T & )r; Tx%6whd/'  
} &K5wCNX1  
} ; i.I iwe0G  
R{.5Z/Vp6E  
这样的话assignment也必须相应改动: Fx2z lM&  
>VnkgY  
template < typename Left, typename Right > "h'0&ZP~_  
class assignment $F-qqkR$  
  { _IJPZ'Hr  
Left l; Q6Z%T.1  
Right r; w4U]lg<}E  
public : 7Wb:^.d g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,Ju f  
template < typename T2 > qepsR/0M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } l$D]*_ jc,  
} ; EotZ$O=  
(#FWA<o  
同时,holder的operator=也需要改动: n.]K"$230  
2'_xg~  
template < typename T > }:C4T*|  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ri&B%AAc  
  { 2bBTd@m4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); L@Fw;G|%'  
} WmTSxneo  
X96>N{C*>  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ~TC z1UWV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 U2z1HIs  
!0:uM)_k  
return l(rhs) = r; tL(B gku9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 U.<';fKnT  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !_rAAY  
[=079UN-X  
template < typename Tp > a9PSg/p  
class constant_t _hyboQi  
  { 4jefU}e9#  
  const Tp t; Reca5r1O  
public : +h^>?U,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} | Zx  
template < typename T > X=)Ue  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "M5P-l$p}  
  { MkZm =Sf  
  return t; w!o[pvyR$  
} ;rWgt!l  
} ; A\Rkt;:  
CrC1&F\dq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'F3Xb  
下面就可以修改holder的operator=了 {aP5Mem  
DK 4 8  
template < typename T > l<qK' P4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~F?s\kp6  
  { K.c6n,'  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8<ZxE(v  
} =!m5'$Uz>  
I*_@WoI*  
同时也要修改assignment的operator() %[0V>  
H%NIdgo}  
template < typename T2 > =jIB5".  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T X.YTU  
现在代码看起来就很一致了。 _cdrz)T  
n[ip'*2L  
六. 问题2:链式操作 V8ka*VJ(B  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'EoJo9p6}  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :4s{?IY)l  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :GXiA  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?.E6Ube  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^6s<  
)8vz4e Y  
template < typename T > @Z> {/  
struct result_1 VqqI%[!Aw  
  { (@*[^@ipV  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B}_*0D  
} ; 0A\OZ^P8  
xayo{l=uGv  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: c jfYE]  
TUoEk  
template < typename T > 1o\P7P Le  
struct   ref asqbLtQ  
  { _4F(WCco  
typedef T & reference; wYy=Tl-N  
} ; c?B@XIl  
template < typename T > ;Ak<O[  
struct   ref < T &> S~L$sqt  
  { rC.z772y%  
typedef T & reference; zu}oeAQc$  
} ; _<pSCR0  
`s93P^%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]V*s-och'  
:U_k*9z}=  
template < typename T > !_CBf#0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3Ob"R%Yo  
  { vI3L <[W  
  return l(t) = r(t); i"mN0%   
} i[1K~yXq:  
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。 QcJ?1GwA"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =.`(KXT  
.lnyn|MVb  
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 S]&f+g}&w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sy`@q<h(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $sK8l=#  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 4ti\;55{W  
最后的布局是: X!Ag7^E  
                Add P{j2'gg3  
              /   \ g&eIfm  
            Divide   5 i]&C=X  
            /   \ ! J`>;&  
          _1     3 &nkYJi(!  
似乎一切都解决了?不。 Hhx"47:  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 tY~gn|M  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 .vsrZ_y?  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Vg'vL[Y  
\d$fi*{  
template < typename Right > .l?sYe64S  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const C+ar]Vi  
Right & rt) const " &2Kvsz  
  { "D#+:ix8G|  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 91%QO?hz  
} BSt^QH-'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 }jHS  
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。 MH@=Qqx#=t  
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。 <,!8xp7,~  
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。 r4&g~+ck  
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。 pu#h:nb>88  
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? | a001_Wv  
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: 50r3Kl0  
vN#?>aL  
template < class Action > 0#1hkJ"  
class picker : public Action M)4-eo  
  { {8+FxmH  
public : ROcI.tL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} fA"N5qQI(  
  // all the operator overloaded O@.C.5Ep  
} ; |R$V[  
r}351S5(  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 FW* k O  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =rSJ6'2("  
SFhi]48&V  
template < typename Right > |@'/F#T  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ; kPx@C   
  { SOE 5`  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5cj]Y)I-~  
} B(tLV9B3Q  
[Q"*I2&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4 mj\wBp  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 >YG1sMV-J  
;75m 9yGo  
template < typename T >   struct picker_maker %siBCjvo=  
  { <Y%km[Mh  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t~vOm   
} ; h-r\ 1{Q1]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s<3cvF<  
  { ^`M,ju  
typedef picker < T > result; SURbH;[   
} ; xvo""R/g8  
pJ8;7u  
下面总的结构就有了: U\OfB'Dn  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 TCShS}q;%  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 %L;z~C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ',Y`XP"Q  
至此链式操作完美实现。 l Tpn/  
O3ij/8f  
o[=h=&@5p  
七. 问题3 |,YyuCQcL[  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6.#5Ra   
z!`aJE/  
template < typename T1, typename T2 > I*h%e,yIO  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const : jgvg$fd  
  { NsbC0xLd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a'zXLlXgGd  
} @4sEHk 3  
R<\5 q%@G  
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: HJ5 Ktt  
jnF-kia  
template < typename T1, typename T2 > !9 7U2L4  
struct result_2 .`w[A  
  { zNTcy1Sthk  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iakqCjV  
} ; dU4  h  
9gWR djK:  
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? pI>yO~Ve  
这个差事就留给了holder自己。 ^7b[s pqE  
    [\i0@  
D,$!.5OA  
template < int Order > D1xIRyc/  
class holder; k@}?!V*l  
template <> Evjvaa^  
class holder < 1 > 0EWov~Y?  
  { AQ}(v,DOb  
public : &P2tzY'  
template < typename T > Q4~/Tl;  
  struct result_1 [Eq7!_ 3  
  { |A .U~P):  
  typedef T & result; K!AW8FnHkZ  
} ; XSfl'Fll D  
template < typename T1, typename T2 > zY11.!2  
  struct result_2 whH_<@!  
  { tccw0  
  typedef T1 & result; ,=Q;@Z4 vJ  
} ; V1yY>  
template < typename T > yM_ta '^$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const F+!w[}0  
  { %R?B=W7 ;Q  
  return (T & )r; K[,d9j`^  
} ^4G%*-   
template < typename T1, typename T2 > G`;YB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Pn?,56SD=  
  { kdq<)>"  
  return (T1 & )r1; cA,`!dG2,  
} +ConK>;  
} ; &XvSAw+D@  
@%FLT6MY  
template <> Q4;%[7LU  
class holder < 2 > T O]wD^`  
  { UrC>n  
public : N}|<P[LW  
template < typename T > g$^:2MT"aQ  
  struct result_1 1')_^]  
  { /m"#uC!\  
  typedef T & result; pxGDzU  
} ; yuef84~  
template < typename T1, typename T2 > E%.w6-  
  struct result_2 i(Xz3L#(  
  { v0aV>-v  
  typedef T2 & result; H\>0jr `  
} ; rd )_*{  
template < typename T > G5l?c@o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const uGoySt&;(  
  { !^Ly#$-X  
  return (T & )r; 6@rebe!&=  
} YK{E=<:  
template < typename T1, typename T2 > l-v(~u7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (GCeD-  
  { qj.>4d  
  return (T2 & )r2; Wx8oTN  
} /W|=Or2oR  
} ; D4G*Wz8  
~dtS  
HL`=zB%  
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> >。 :-[y`/R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |_h$}~ ;  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ?'8(']/  
JmP[9"  
return l(i, j) = r(i, j); yIq. m=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  %"jp':  
[X&VxTxr  
  return ( int & )i; Lu][0+-  
  return ( int & )j; swTur  
最后执行i = j; ,N1I\f  
可见,参数被正确的选择了。 /0_^Z2  
cWU9mzsE  
*+UgrsRk  
E2nsBP=5C  
A &tMj?  
八. 中期总结 G u4mP  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: n OQvBc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 m>:zwz< ;  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SDbR(oV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ovhd%qV;Y  
]ZI ?U<0  
^o8o  
e[($rsx  
*NjjFk=R  
CG0jZB#u  
九. 简化 r7zS4;b  
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。 \UEO$~Km  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \i.Yhl:O  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: H[DBL  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vU9j|z  
  +-*/&|^等 MXP3Z N'  
2. 返回引用。 + FG Xx  
  =,各种复合赋值等 K;'s+ZD  
3. 返回固定类型。 s[n*fV']A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1w$X;q"  
4. 原样返回。 #*tWhXU  
  operator, {aoG60N  
5. 返回解引用的类型。 6>d0i S@R  
  operator*(单目) Hs#q 7  
6. 返回地址。 U3tA"X.K  
  operator&(单目) h?-*SLT  
7. 下表访问返回类型。 P 5_ l&  
  operator[] ;!9-I%e  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gLzQM3{X9  
  operator<<和operator>> DQ`\HY  
(X?et &  
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。 [B1h0IR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '2:HBJ  
(Wu J9  
template < typename Left > [rO TWN  
struct value_return rYfN  
  { +#RqQ8 \  
template < typename T > K)&oDwk  
  struct result_1 L3J .Oh  
  { YcdT/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; }1BpIqee  
} ; 2PDU(R  
~a06x^=j  
template < typename T1, typename T2 > YsA.,   
  struct result_2 G9AQIU%ii  
  { M@a=|N~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x&d:V  
} ; &fRZaq'2R  
} ; =8W'4MC  
:(TOtrK@  
=C4!h'hz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p->b Vt  
+'ADN!(B_  
下面我们来剥离functor中的operator() \2OjIEQQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9>!B .Z?!#  
)+dd  
return l(t) op r(t) *R_mvJlT  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ,1ceNF#oL  
return op l(t) @E !`:/k  
return op l(t1, t2) Hq!|(  
return l(t) op 5~H}%W,P  
return l(t1, t2) op ;-"'sEu}  
return l(t)[r(t)] %^LwLyoVM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w(cl,W/w  
I%'6IpR"d  
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: NA{?DSP  
单目: return f(l(t), r(t)); >!BZ>G2  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Bxf]Lu,\U@  
双目: return f(l(t)); v[!ZRwk4w3  
return f(l(t1, t2)); #Nv)SCc  
下面就是f的实现,以operator/为例 %Q.|qyq  
?Vo/mtbY5X  
struct meta_divide ]S0sjN  
  { 3v,Bg4[i  
template < typename T1, typename T2 > ?L(y8b}F(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YJqbA?i  
  { .]y"04@]  
  return t1 / t2; )o N#%%SB<  
} *$*V#,V-  
} ; b3^d!#KVM  
v?<Tkw ^F  
这个工作可以让宏来做: "3e1 7dsY  
2&KM&NX~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 2E_d$nsJ  
template < typename T1, typename T2 > \ ~`!{5:v  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }:xj%?ki  
以后可以直接用 x2$Y"b?vz  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) MgrJ ;?L  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 B nu5\P  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )^[PW&=W|x  
=q"o%dc`R  
>>R,P Ow-  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 9 =zZ,dg  
0s o27k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t(r}jU=qw  
class unary_op : public Rettype k35E,?T  
  { 4Tn97G7  
    Left l; ?7cT$/4  
public : R|JBzdK+P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;Vlt4,s)  
[l:}#5\]4  
template < typename T > 7Ug^aA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dW} m44X  
      { tJ9-8ZT*  
      return FuncType::execute(l(t)); Nny#}k Bt  
    } ^M7pCetjdW  
Q'R*a(pm  
    template < typename T1, typename T2 > K/IG6s;Xj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  zPW_  
      { QvvH/u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); p8|u0/;k  
    } g;._Q   
} ; C~q&  
9Pjw< xt  
|N%#;7  
同样还可以申明一个binary_op 1qN+AT  
W_Eur,/`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k:* (..!0z  
class binary_op : public Rettype iVAAGZ>am  
  {  ie4BE'  
    Left l; @78%6KZ`i  
Right r; lm\~_ 4l1  
public : j=y{ey7Fd  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dvPlKLp  
||o :A  
template < typename T > ]^BgSC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &N|`Q (QXS  
      { {"n=t`E)3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x) OJ?l  
    } 3Sl2c  
j5~nLo2  
    template < typename T1, typename T2 > apw/nhQ.[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |]+PDc%  
      { ^J?y mo$>0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); [a!*m<  
    } z!>ml3  
} ; 2YhtD A  
:WHbwu,L$  
$4u8"ne)  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 ![3l K  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 %mr6p}E|  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) vD3j(d  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 SU>cJ*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! oa2v/P1`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Pt[ b;}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L6n<h  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) P)rz%,VF+  
下面是修改过的unary_op _t.Ub:  
M~LYq  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > JLu>w:\  
class unary_op  j*#k%;c  
  { cd:VFjT  
Left l; .XPPd?R  
  c(r8 F[4w  
public : eiwPp9[08  
,Uu#41ZOKL  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /6yH ,{(a  
'm|PSwB7  
template < typename T > z\r29IRh  
  struct result_1 =x5k5NIF  
  { SJ).L.Cm6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; (ioJ G-2u  
} ; _ m<@ou7  
q^^&nz<A  
template < typename T1, typename T2 > `VD7VX,rp*  
  struct result_2 l$DQkbOj  
  { f3"sKL4|  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y7/=-~   
} ; CN!~(1v  
UMj8<Lq)j  
template < typename T1, typename T2 > o6c>sh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &7Lg) PG  
  { BZ}_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); |tdsg  
} H#FH '@J  
\oy8)o/Gb  
template < typename T > l$J2|\M6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9f_Qs4  
  { TT3\c,cs  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3&"+)*/ m  
} thrv_^A  
XG;Dj<Dm  
} ; @@} ]qT*  
f&88N<)  
@r9[&  
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 GRj#1OqL  
好啦,现在才真正完美了。 IXof- I%8  
现在在picker里面就可以这么添加了: |eEXCn3{  
f/3rcYR;y  
template < typename Right > +puF0]TR,i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const `&5_~4T7  
  { TDZ p1zpXb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); DA9f\q   
} 26[m7\O  
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。 A? T25<}  
}E&48$0h  
#Z1 <lAy  
*rv7#!].  
7 jiy9 [  
十. bind *(CV OY~  
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。 $[{YE[a  
先来分析一下一段例子 7Kn}KO!Y8  
uE-|]QQo  
W'L  
int foo( int x, int y) { return x - y;} I/Q~rVt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^+rI=c 0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 S- JD}+ 9  
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。 #?klVK&e/  
我们来写个简单的。 !]2`dp\!  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EKf!j3  
对于函数对象类的版本: CQ/ps,~M  
%{ +>\0x  
template < typename Func > `IH*~d]  
struct functor_trait 4v;KtD;M  
  { ]Pf!wv  
typedef typename Func::result_type result_type; iKA}??5e  
} ; Z@6xu;O  
对于无参数函数的版本: E<r<ObeRv`  
Z^6qxZJ7  
template < typename Ret > 33OkY C%e  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]3I@5}5%  
  { m)e~HP7M  
typedef Ret result_type; rB}2F*eT  
} ; }Wz[ox9b  
对于单参数函数的版本: =H/ 5  
@Jc^ur  
template < typename Ret, typename V1 > xy+hrbD)j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Uj twOv|pF  
  { dr^MW?{a\  
typedef Ret result_type; y!/:1BHlm  
} ; yyc4'j+  
对于双参数函数的版本: ]7J*(,sp  
/A1qTG=Br  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > cd]def[d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A&L2&ofV&q  
  { Wh^wKF~%  
typedef Ret result_type; ewVks>lbz  
} ; kWbD?i-  
等等。。。 )W |_f  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy I T gzD"d  
m\@q2l-  
template < typename Func > .RN2os{  
struct func_return @|d+T"f  
  { PXo^SHJ+gt  
template < typename T > uL |O<  
  struct result_1 8om)A0S  
  { |DLmMsS4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &FY7 D<  
} ; )}i|)^J  
:aWC6"ik-W  
template < typename T1, typename T2 > $\q}A:  
  struct result_2 )Ag{S[yZ  
  { U)C>^ !Us  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ie}?}s  
} ; a 3C\?5  
} ; *nlDN4Y[  
Yge}P:d9  
8B7~Nq'  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 XU6SYC"t%~  
/5m~t.Z9M  
template < typename Func, typename aPicker > #D .hZ=!  
class binder_1 Oj#/R?%,X  
  { e|eWV{Dsz  
Func fn; $ Qcr8~+a  
aPicker pk; q*7:L  
public : z, c=."<z  
G!E1N(%o  
template < typename T > ,$bK)|pGV  
  struct result_1 W4$F\y  
  { %6E:SI 4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; gp NAM"  
} ; iHlee=}od  
{\55\e/C,  
template < typename T1, typename T2 > <b_?[%(u  
  struct result_2 lt& c/xi_  
  { `2,F!kCt  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,L-G-V+  
} ; GU7f27p  
ca,U>'(y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} S3gd'Bahq  
_bSn YhS  
template < typename T > bFsJqA.A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Go)Zs-bL?  
  { {!xDJnF;  
  return fn(pk(t)); `gz/?q  
} _:+ k|I  
template < typename T1, typename T2 > lf}%^od~6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b}J,&eYD  
  { lK3{~ \J-  
  return fn(pk(t1, t2)); @6%o0p9zz  
} =`.OKUAn  
} ; wW|[Im&  
ZiC~8p_f  
2<tU  
一目了然不是么? cBQ+`DXn5c  
最后实现bind \-CL}Z}S  
.x][ _I>  
m.ejGm?  
template < typename Func, typename aPicker > =DwY-Ex  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }Apn.DYbbf  
  { F.-:4m(Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 1"~$(@oxG  
} 0,j!*  
}NKnV3G/Z  
2个以上参数的bind可以同理实现。 S^A+Km3VB  
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。 0ni/!}YP_  
p{[(4}ql  
十一. phoenix tgC)vZ&a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9{8xMM-  
h@fF`  
for_each(v.begin(), v.end(), +^ `n- m  
( JzmX~|=Xi  
do_ <\oD4EE_  
[ X9;51JV  
  cout << _1 <<   " , " 3o`c`;H%p  
] 4P^CqD&i  
.while_( -- _1), v0KJKrliGO  
cout << var( " \n " ) k1~? }+<e  
) ="de+S8W  
); mZ~f?{  
sE!$3|Q  
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: HM &"2c  
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 3|=L1Pw#  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c+501's  
那么我们就照着这个思路来实现吧: i!yE#zew  
T+41,  
$Z<x r  
template < typename Cond, typename Actor > @@H?w7y?&  
class do_while ,$Xhwr  
  { uLSuY}K0  
Cond cd; Y=Om0=v  
Actor act; /]-a 1  
public : \WxBtpbQ B  
template < typename T > |>KOlwh5n  
  struct result_1 ,PeE'$q  
  { </D )i  
  typedef int result_type; 6UM1>xq9A  
} ; Pxf/*z  
Suy +XHV  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RKy!=#;17  
3<_=Vyf  
template < typename T > ^u> fW[ "[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qK]Om6 a~  
  { W~/{ct$Y  
  do k,-0OoCL-!  
    { Z u/w>  
  act(t); sBLOrbo  
  } {'yr)(:2M  
  while (cd(t)); H7}f[4S%  
  return   0 ; v\D.j4%ij  
} N 5.kDT  
} ; BH0s ` K"  
: ZadPn56  
C4)m4r%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;*cCaB0u  
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。 FT\%=>{  
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。 #]r'?GN  
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。 U\-=|gQ'  
下面就是产生这个functor的类: p#6tKY;N  
Hz j%G>  
cVl i^*se  
template < typename Actor > ?X$*8;==6  
class do_while_actor -|I_aOC@  
  { h_6c9VI  
Actor act; pd-I^Q3-  
public : c^stfFE&  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ydMSL25<+  
!o\e/HGc!  
template < typename Cond > !,R=6b$E5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RLfB]\w  
} ; >fzFNcO*  
MqRJ:x  
"-S@R=bi  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 >65\  
最后,是那个do_ p3 V?n[/}  
1 0^FfwRfM  
a#a n+JY3  
class do_while_invoker 5,?^SK|'x  
  { M2I*_pI  
public : 3 Scc"9]  
template < typename Actor > slaH2}$xR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const -6$GM J7  
  { W&v|-#7=6  
  return do_while_actor < Actor > (act); 5YYBX\MV  
} `%*`rtZ+H.  
} do_; rTqGtmulG  
z fu)X!t^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U:bnX51D4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 )FN$Jlo  
最后来说说怎么处理break和continue g]E3+:5dk  
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。  F |aLF{  
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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