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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda >jIn&s!}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 J9]cs?`)  
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, { ,c*OR  
kVKAG\F  
_]4 p51r0  
QOg >|"KL  
  class filler `m<O!I"A  
  { 3Zd,"/RH  
public : zN[& iKf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 457{9k  
} ; 81s }4  
YT(Eh3ID  
`=#jWZ.8m  
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: A7+ZY,  
#*_!Xc9f  
0<~~0US  
?-mOAHW0q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $VF,l#aR  
[NO4Wzc  
r=Lgh#9S  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 pUqC88*j  
3s%ND7!/  
OQ?N_zs,  
8^j~uH  
二. 战前分析 j+ -r(lZ  
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。 J({D~  
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 YuknZ&Q  
/R=MX>JA;  
2m yxwA5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); eeCG#NFY5  
  /* --------------------------------------------- */ miQ*enZi  
vector < int *> vp( 10 ); X]@"ZV[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o|z@h][(l(  
/* --------------------------------------------- */ R`a~8QVh&5  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ([< HFc`  
/* --------------------------------------------- */ $B%KkD  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Ta?}n^V?;  
  /* --------------------------------------------- */ N2A6C$s  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -W('^v_*  
/* --------------------------------------------- */ ;;+AdN5  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ;j1E6  
`<se&IZE  
KU` *LB:  
SU~.baP?  
看了之后,我们可以思考一些问题: ~i%=1&K&`  
1._1, _2是什么? QWfSm^ t  
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。 <O'U-. Gc  
2._1 = 1是在做什么? >rEZ$h  
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。 naf ~#==vc  
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。 Sf*v#?  
13 #ff  
;Hk3y+&]a  
三. 动工 S5TVfV5LI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ? F #&F  
/v5A)A$7  
8ex;g^e  
V2T% tn;rp  
template < typename T > JXU ?'@QY  
class assignment ,k4pW&A  
  { 70R6:  
T value; =+j3E<w  
public : %CiF;wJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} C-c'"FHq  
template < typename T2 > P1LOj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j%nN*ms  
} ; f- 9t  
xWzybuLp  
m- <y|3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 a&b/C*R_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K}@rte  
r]p3DQ  
!9/`PcNIpy  
Q NMZR  
  class holder +8//mrL_/  
  { %`5 (SC].  
public : uM[|>t   
template < typename T > tp cB}HUv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )x/#sW%)  
  { Zc~7R`v7}  
  return assignment < T > (t); 8~C}0H  
} }bS1M  
} ; *GE6zGdN  
}UW*[dCf>C  
! s =$UC  
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: gE\ ^ vaB  
C 6 \  
  static holder _1; C][hH?.  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Y%"$v0D  
bOr11?  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )9yQ C  
而不用手动写一个函数对象。 6J,h}S  
T"Y#u  
iLSUz j`  
"{D/a7]lC  
四. 问题分析 JL87a^ro  
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。 J2VPOn  
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。 ;`7~Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }/1^Lqfnz  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 GE!nf6>Km  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %MHL@Nn>e  
BNdq=|,+"  
五. 问题1:一致性 U U_0@V<  
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?| / =6_2t#vA  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qco'neR"z  
% E1r{`p  
struct holder Ly2,*\7  
  { Y0,{fw<  
  // 3?FY?Q[  
  template < typename T > $mM"C+dD  
T &   operator ()( const T & r) const nb/q!8  
  { #0<pRDXj  
  return (T & )r; 2PSExK57  
} ' /HShS!d  
} ; L1RD`qXu.  
ct-Bq  
这样的话assignment也必须相应改动: YM_[   
^aAs=KditO  
template < typename Left, typename Right > fW2NYQP$:  
class assignment > "F-1{  
  { g3kbsi7_:  
Left l; Gpxp8[ {  
Right r; Q"FN"uQ}x  
public : ivo><"Y(r  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} IwnDG;+Ap  
template < typename T2 > S,:!H@~B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1w7tRw  
} ; G^d3$7  
/P,1KVQPh  
同时,holder的operator=也需要改动: a8T9=KY^  
cOP'ql{"  
template < typename T > <<d#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const d {U%q d  
  {  ?pEPwc  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); R&W%E%uj  
} Lf%3-P  
W'vekuM  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 jq)Bj#'7  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _@B?  
%W D^0U|  
return l(rhs) = r; KU$,{Sn6@  
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。 ^oPFLez56  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /a32QuS  
u|IS7>Sm  
template < typename Tp > m^L!_~  
class constant_t |E6_TZ#=  
  { V6dq8Z"h  
  const Tp t; K9xvog  
public :  Q(w;  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -hnNa A  
template < typename T > {ax]t-ZwJ5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O)&W0` VY  
  { 6inAnC@I  
  return t; )=GPhC/sw  
} hev;M)t  
} ; M2cGr  
*bp09XG  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 V $I8iVGL  
下面就可以修改holder的operator=了 ~ `}),aA  
n32"cFPpT  
template < typename T > B \R X  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xRc+3Z= N  
  { L,A+"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); mTu>S  
} |qe;+)0>K  
^dLu#,;  
同时也要修改assignment的operator() 4#>Z.sf  
rtAPkXJFM  
template < typename T2 > ~ 3M4F^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } U:8] G  
现在代码看起来就很一致了。 z0LspRaz  
vW eg1  
六. 问题2:链式操作 "[7-1}l  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 mmJnE  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 dz+!yE\f$  
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。 RdD>&D$I  
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。 `,SL\\%u  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,*W~M&n"m  
RN 4?]8  
template < typename T > *_I`{9~'  
struct result_1 %`k [xz  
  { AR( gI]1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; `l'T/F \  
} ; `PAQv+EYz  
|HT7m5tu4  
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: QB X EM=  
m2^vH+wD  
template < typename T > >x*[izr/K  
struct   ref 9soEHG=P  
  { XcT!4xG0  
typedef T & reference; DqWy@7 a  
} ; C~4SPCU  
template < typename T > E0RqY3  
struct   ref < T &> {Ni]S$7  
  { Ojz'p5d`>  
typedef T & reference; Lqxh y s  
} ; vrb@::sy0T  
v\|jkzR5Y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nZnqXclzxn  
TO89;O  
template < typename T > V~*>/2+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (U# ,;  
  { G@Z%[YNw  
  return l(t) = r(t); KF#^MEw%  
} I1m[M?  
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~%4:!Hr  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 dQSO8Jf  
Pa0W|q#?X  
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 k%gj  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: TaSS) n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OWrQKd  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^vM6_=g2E%  
最后的布局是: F% a&|X  
                Add D"aK;_W@h  
              /   \ Htr]_<@  
            Divide   5 s9"X.-!  
            /   \ wbF`wi?  
          _1     3 er24}G8  
似乎一切都解决了?不。 gmH`XKi\  
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。 |Q)mBvvN  
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。 xdbzp U  
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: '.z7)n  
@2. :fK  
template < typename Right > eE'>kP}  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r e zp7  
Right & rt) const &&l ZUR,`  
  { L&s~j/ pR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {1Cnrjw  
} c-JXWNz  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mZB:j]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。 7"2BZ  
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。 0 cKsGDm  
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。 2;T?ry7  
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。 ?bM%#x{e  
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? Uf+y$n-  
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: : 8>zo  
bC+Z R{M  
template < class Action > #!z-)[S.+  
class picker : public Action E8Kk )7  
  { y "+'4:_  
public : j;uUM6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} > "rM\ Q  
  // all the operator overloaded %[KnpJ{\  
} ; nI?*[y}  
@d{}M)6\!  
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。 $!. [R}  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: r4[=pfe25  
Tv7W)?3h  
template < typename Right > K_Y{50#  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 2~hdJ/  
  { jt}oq%Bf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @1'OuX^  
} Z?xaXFm_  
&TRKd)wd  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pD[&,gV$  
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。 |-vyhr 0  
'fK=;mM  
template < typename T >   struct picker_maker [sG`D-\P[  
  { *A!M0TK?i,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; V C VqUCc  
} ; <w}i  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lwt,w<E$  
  { !bLCha\  
typedef picker < T > result;  mY"Dw^)  
} ; 6{i0i9Tb  
`f}ZAX  
下面总的结构就有了: !-T#dU  
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。 'X+aYF }Ye  
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。 Y_faqmZ 9]  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =>PX~/o  
至此链式操作完美实现。 XOqHzft h6  
 dEXhn  
qU6!vgM&  
七. 问题3 gmu.8  
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。 b/*QV0(  
.T8^>z1/\F  
template < typename T1, typename T2 > ,B;mG]_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n%;qIKnIq\  
  { "?k'S{;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bS:$VyH6  
} GB `n  
} %0 w25  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *{5}m(5F  
`m1stK(PO  
template < typename T1, typename T2 > Rq|5%;1  
struct result_2 RgFpc*.T  
  { M6cybEk`  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; n5xG4.#G  
} ; dk]  
(:~_#BA  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? pvt/{  
这个差事就留给了holder自己。 7.NL>:lu  
    JYjc^m  
H4v%$R;K  
template < int Order > `4@` G:6BL  
class holder; *tZ3?X[b  
template <> |U1u:=[  
class holder < 1 > BSy4 d>  
  { 4V@0L  
public : GPAC0K^p  
template < typename T > vr47PM2al  
  struct result_1 "o;%em*Bc  
  { ,agkV)H  
  typedef T & result; Jt8M;Yk  
} ; ^+~$eg&js  
template < typename T1, typename T2 > uq:'`o-1  
  struct result_2 uJ=&++[  
  { ArX*3  
  typedef T1 & result; Jp)PKS ![  
} ; Gg6cjc=dC  
template < typename T > $+e(k~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {3vm]  
  { 7m8:odeF  
  return (T & )r; 6"?#s/fk  
} &C,]c#-+  
template < typename T1, typename T2 > z}5'TV=^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @AG=Eq9<o  
  { BI#(L={5  
  return (T1 & )r1; ?b^<Tny  
} Vas Q/  
} ; cv_O2Q4,@  
cP/(h  
template <> <9=RLENmY"  
class holder < 2 > QQHC 1  
  { mMhe,8E&  
public : _;(Q MeR  
template < typename T > 3joMtRB>;  
  struct result_1 a3Z()|t>  
  { _["97>q  
  typedef T & result; Vyx&MU.-J  
} ; jq/{|<0  
template < typename T1, typename T2 > &xlOsr/n  
  struct result_2 d9 8pv%  
  { v Ma$JPauI  
  typedef T2 & result; 71&`6#  
} ; Eh_[8:dK  
template < typename T > U/(R_U>=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const yCg>]6B  
  { gAi}"} ;  
  return (T & )r; '?fn} V  
} XnvaT(k7Y  
template < typename T1, typename T2 > xi\uLu?i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )./'RE+(k  
  { ^T@-yys  
  return (T2 & )r2; /_bM~g  
} qn\>(&  
} ; GWShv\c}  
Q;1$gImFz  
uqy~hY  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9>@"W-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1G8t=IA%D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b;|^62  
eP3 itrH(  
return l(i, j) = r(i, j); :\1&5Pm]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9Bmgz =8  
}S&SL)  
  return ( int & )i; L/cbq*L  
  return ( int & )j; %^ E>~  
最后执行i = j; `[1]wV5(5@  
可见,参数被正确的选择了。 Md m(xUs  
 })w5`?Y  
a-DE-V Uls  
:Ws3+OI'm3  
*KV] MdS  
八. 中期总结 qdu:kA:]  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 1-gX=8]]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C{S6Ri  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ln!KL'T]  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 4';['  
X}bgRzj  
DFjkp;`1  
tbk9N( R  
8@Km@o]?  
+V\NMW4d  
九. 简化 )'<zC  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 bm7$DKp#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 r*3XM{bZ/@  
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: 'XQv>J  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A><%"9pZ  
  +-*/&|^等 +Q_Gm3^  
2. 返回引用。 AAl`bhx'n  
  =,各种复合赋值等 "ChBcxvxb:  
3. 返回固定类型。 z?YGE iR/}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) T +4!g|Y  
4. 原样返回。 Ip 1QmP  
  operator,  y.eBFf  
5. 返回解引用的类型。 ;NPb  
  operator*(单目) %r,2ZLZ  
6. 返回地址。 hQ8{ A7  
  operator&(单目) >\p}UPx  
7. 下表访问返回类型。 ,!py n<_  
  operator[] @',;/j80  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 da^9Fb  
  operator<<和operator>> ta 4<d)nB  
Vis?cuU/  
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。 yq,5M1vR  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @+!d@`w:z2  
?%0i,p@<  
template < typename Left > |)_<JAN  
struct value_return T<=\5mn  
  { 6$5M^3$-  
template < typename T >  G0&w#j  
  struct result_1 mLYB6   
  { '}Y8a$(;V  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [E/3&3  
} ; Mo<p+*8u:  
%`\{Nx k  
template < typename T1, typename T2 > gR>#LM&dG  
  struct result_2 6%xl}z]o  
  { C ]XDDr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ~gDtj&F  
} ; FxT [4  
} ; 6u7HO-aa  
#sHP\|rA  
5m3sjcp_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait t2$:*PvE  
[(K^x?\Y0'  
下面我们来剥离functor中的operator() dk ?0r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ,J#5Y.  
x[kdQj2[&  
return l(t) op r(t) zC^Ib&gm>,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g/yXPzLU  
return op l(t) cK } Qu  
return op l(t1, t2) vNt2s)J$  
return l(t) op =@f;s<v/  
return l(t1, t2) op 0&-sz=L  
return l(t)[r(t)] #,;k>2j0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] X[[=YCi0  
& Gt9a-ne  
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: +Snjb0  
单目: return f(l(t), r(t)); i\'N1S<D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #>V;ZV5"  
双目: return f(l(t)); _ 8>"&1n  
return f(l(t1, t2)); w$!n8A qs  
下面就是f的实现,以operator/为例 /L 4WWQ5  
"8X+F%  
struct meta_divide ij),DbWd  
  { G#*;3X$  
template < typename T1, typename T2 > PrcM'Q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $p@g#3X`  
  { {Q"<q`c  
  return t1 / t2; tpD?-`9o  
} StVv"YY  
} ; b6(yyYdF  
Bk F[nL*|  
这个工作可以让宏来做: G~Sfpf  
re*/JkDq3K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V]2z5u_q  
template < typename T1, typename T2 > \ kShniN  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; (qrT0D6  
以后可以直接用 9+']`=a:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) z=U!D `]v  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }ie]7N6;  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9.B7Owgr89  
HKwGaCj`  
|"< I\Vs:  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Mg$Z^v|}0  
1d"P) 3dQ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Y4O L 82Y  
class unary_op : public Rettype jj2UUQ|  
  { 4Ojw&ys@V  
    Left l; 2o/`8+eJu  
public : Fqv5WoYVf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} F8I <4S  
@n(In$  
template < typename T > ^q` *!B 9@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vmc)or*#  
      { ZJ(!jc$"*%  
      return FuncType::execute(l(t)); v=>Gvl3&U  
    } URgF8?n  
pS \>X_G3  
    template < typename T1, typename T2 > AngwBZ@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ._Xtb,p{  
      { lUEyo.xVt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7w*&Yg]  
    } d8#j@='a*  
} ; 2'U9!. o  
%U 7B0-  
hz%IxI9  
同样还可以申明一个binary_op ap~Iz  
xTMTkVa+B  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [)A#9L~s=  
class binary_op : public Rettype fLAF/#\2  
  { U:9vjY  
    Left l; M\f0 =`g  
Right r; s|T7)PgR  
public : wrU[#g,uvr  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -wfV  
}TW=eu~  
template < typename T > !*gAGt_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >``GDjcJ  
      { ,GIqRT4K  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); YP,PJnJU8  
    } t^5_;sJQ  
p/~kw:I  
    template < typename T1, typename T2 > N3<Jh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~~,<+X:  
      { >lmL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); P1n@E*~V5  
    } Uj)]nJX  
} ; iurB8~Y  
}i:'f 2/  
k;5}@3iQ  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 r.;iO0[/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Rjl__90  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :F=nb+HZ  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 H)Ge#=;ckQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P;&p[[7  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N~jQ!y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5nAF=Bj  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) [ )~@NN  
下面是修改过的unary_op )g _zPt  
^E17_9?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ,IE0+!I  
class unary_op ,v_r$kh^  
  { Y;Gm,  
Left l; YPnJldVn  
  )6^xIh  
public : {2^ @jD  
9AzGk=^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,r;d{  
]H~,K]@.  
template < typename T > /H@")je  
  struct result_1 v!A|n3B]p  
  { wt S*w  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,&] ` b#Rc  
} ; V JL;+  
W2h[NimU  
template < typename T1, typename T2 > l$_rA~Mo  
  struct result_2 yW?%c#9D  
  { bU`yymf{L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {+9\o ~  
} ; n9!3h?,g  
[)>8z8'f  
template < typename T1, typename T2 > mp3_n:R?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x)ZH;)  
  { RLNuH2y;  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); S=SncMO nE  
} Cpv%s 1M  
bGc|SF<V  
template < typename T > 3>)BI(Wl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lu.tRZ`$38  
  { '<S:|$ $  
  return OpClass::execute(lt(t)); >[4|6k|\x  
} .WyX/E$I^!  
}p?V5Qp  
} ; Vj`s_IPY  
Q$/FgS  
"0zXpQi,B  
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 6D"`FPC  
好啦,现在才真正完美了。 w]o5L  
现在在picker里面就可以这么添加了: _6zP] |VBr  
J&65B./mD9  
template < typename Right > wg0.i?R-]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9XvM%aHs:  
  { 7Sq{A@ ET  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +{!t~BW  
} c G!2Iy~lA  
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。 FKnQwX.0  
<D;Q8  
bu]Se6%}  
X3iRR{< @  
Ds,"E#?  
十. bind h=r< B\Pa  
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。 P3ev 4DL  
先来分析一下一段例子 L4*fF  
K |} ]<  
fUKdC \WL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} LY:?OGh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ?mfWm{QTt  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 8!Mzr1:  
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。 ,xe@G)a  
我们来写个简单的。 %aE7id>v6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (`.qG &6p  
对于函数对象类的版本: G:C6`uiy`  
8kM0  
template < typename Func > <ZC^H  
struct functor_trait &t|V:_?/x  
  { AYu'ptDNr  
typedef typename Func::result_type result_type; G^@Jgx3n  
} ; ?WtG|w  
对于无参数函数的版本:  zn;Hs]G  
$o$Ev@mi  
template < typename Ret > jsi#l  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^'53]b:  
  { SOQ-D4q  
typedef Ret result_type; vp75u93  
} ; 2n;;Tso"  
对于单参数函数的版本: !^bB/e  
r2F  
template < typename Ret, typename V1 > FoD/Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > })Mv9~&S  
  { qb&N S4#  
typedef Ret result_type; eTRx6Fri(  
} ; <Bb<?7q$ld  
对于双参数函数的版本: n5* {hi  
Fp6[W5>(-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $N+ {r=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > hB$Y4~T%  
  { m/c&/6nk  
typedef Ret result_type; 9_A0:S9Z  
} ; /xm#:+Sc  
等等。。。 :;*#Qh3"  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy s.I1L?s1w?  
LVFsd6:h  
template < typename Func > uyRA`<&w  
struct func_return )C01f ZhD  
  { pg}+lYGP  
template < typename T > .UhBvHH  
  struct result_1 ZDkD%SCy  
  { :UDn^ (#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; e]*=sp!T  
} ; _QMHPRELk  
_?]BVw  
template < typename T1, typename T2 > fByh";<`P  
  struct result_2 l88a#zUQDN  
  { &c<}++'h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @FdCbPl$  
} ; Wt)SdF=U/  
} ; ZH$sMh<xg  
ZOrTbik  
@U /3iDB\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 3 +8"  
,+f0cv4  
template < typename Func, typename aPicker > m~j\?mb{+  
class binder_1 ~Ri u*<  
  { 01{r^ZT`RH  
Func fn; Ij6Wz. *  
aPicker pk; _]D#)-uv}C  
public : ;4/dk_~p]  
D"x$^6`c}  
template < typename T > F@K*T2uh  
  struct result_1 q ~Q)'*m  
  { ,JQxs7@2k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; @X|i@{<';  
} ; iy.%kHC  
@ Zgl>  
template < typename T1, typename T2 > 3gI[]4lRH  
  struct result_2 Z?~d']XD  
  { e:GgA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Id.Z[owC`Y  
} ; rxy{a  
|:e|~sism  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} H ?`)[#  
+F7<5YW&(  
template < typename T > |:(23O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Ge+(1x  
  { jqX@&}3@  
  return fn(pk(t)); >Z2,^5P{  
} Rgfc29(8  
template < typename T1, typename T2 > pe!dm}!h[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x'M^4{4[  
  { I>kiah*  
  return fn(pk(t1, t2)); hM36QOdm  
} `z?KL(rI  
} ; =,AC%S_D~  
iO9nvM<  
KYkS6|A  
一目了然不是么? ?9(o*lp  
最后实现bind ;X$q#qzN#  
o/dMm:TF  
W) 33;E/}  
template < typename Func, typename aPicker > K{ zCp6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2GiUPtO&Gj  
  { FM9X}%5nu9  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ;Y@!:p- H  
} >St. &#c  
f E.L  
2个以上参数的bind可以同理实现。 s,$Z ("B  
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。 WG8iTVwx  
y7M:b Uh  
十一. phoenix ?y>Y$-v/C  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @3 -,=x  
a)_rka1(  
for_each(v.begin(), v.end(), uEScAeQXsI  
( 'n l RY5@2  
do_ 7>'uj7r]=  
[ e' U"`)S  
  cout << _1 <<   " , " m1hW<  
] u( 1J=h  
.while_( -- _1), C@y}*XV[b  
cout << var( " \n " ) N>A{)_k3  
) '9*5-iO  
); Q5p+W  
${eY9-r_%  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: /B,:<&_-  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor e~+(7_2  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 f=:3!k,S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wovmy{K  
B]^>GH  
T|o`a+?  
template < typename Cond, typename Actor > ? o~:'Z  
class do_while 4#^'lKIx  
  { YH)Opk  
Cond cd; o%Be0~n'  
Actor act; AezvBY0'`z  
public : ~|CJsD/  
template < typename T > 4AY _#f5u  
  struct result_1 *<*0".#  
  { & Fg|%,fv]  
  typedef int result_type; -,~;qSs  
} ; %s$rP  
w~kHQ%A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ioC@n8_[G  
$ ^W-Wmsz  
template < typename T > F . K2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5l41Q  
  { ~lzdbX  
  do 24T@N~\g  
    { $?FS00p*|X  
  act(t); 7$!`p,@we/  
  } AIZW@Nq.5  
  while (cd(t)); "wA0 LH_  
  return   0 ;  20I4r  
} M"=8O>NZ2  
} ; $hG;2v  
I86e&"40  
s<A*[  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Q~fwWp-J  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 hq/J6 M  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 )t|^Nuj8  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 iD>G!\&  
下面就是产生这个functor的类: T)WZ_bR  
i(Ip(n  
JN9^fR09G  
template < typename Actor > Xzl KP;r0  
class do_while_actor 1<xcMn0et  
  { 79)A%@YHQQ  
Actor act; rkxW UDl   
public : :{[<g](  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} u5Qp/ag?N  
`S"W8_m  
template < typename Cond > M[ x_#m|  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  MKU7fFN.  
} ; u-m%=2  
:e1'o  
^9&b+u=X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Da"yZ\4  
最后,是那个do_ nIfN"  
'UY[ap  
`5~7IPl3  
class do_while_invoker YecT 96%  
  {  ?qk@cKS  
public : :3JCvrq  
template < typename Actor > g[/^cJHQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const O$a#2p&  
  { }l~]b3@qu  
  return do_while_actor < Actor > (act); %$Aqbd  
} t,RyeS/  
} do_; sz'p3  
$fj])>=H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I0!j<G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 EPc!p>  
最后来说说怎么处理break和continue fD'/#sA#'  
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。 UM<@t%|>  
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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