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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C,-q2ry  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ( 3IM7  
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, d; \x 'h2  
NMY~f (x  
@#ih;F  
39?iX'*p  
  class filler T$13"?sr=  
  { '.oEyZA;o  
public : f+Nq?GvwBQ  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} CDei+ q  
} ; iUqL /  
>:5/V0;,  
AEm?g$a  
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: N. 3 x[%:  
n@w$5y1@  
=kohQ d.n  
[|V<e+>T/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +2`RvQN  
0Ep%&>@  
t)XNS!6#]?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ?f[#O&#  
j&) +qTV  
swuW6p  
ro7\}O:I  
二. 战前分析 R@t?!`f!+  
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。 UO8#8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Z2`(UbG}  
o <8L, u(U  
$zq`hI!1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /r Zj=  
  /* --------------------------------------------- */ "YHqls}c  
vector < int *> vp( 10 ); 31k.{dnm  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); h9LA&!  
/* --------------------------------------------- */ %v:9_nwO)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); *nU7v3D  
/* --------------------------------------------- */ d@pD5n=m;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5[[4A]#T  
  /* --------------------------------------------- */ ^3IO.`|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); $@[6jy  
/* --------------------------------------------- */ azz6_qk8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); # 9Z];<g  
( du<0J|PT  
D_`MeqF}C  
)(b]-  )  
看了之后,我们可以思考一些问题: PoY+Y3  
1._1, _2是什么? fb4/LVg'J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 e?3 S0}  
2._1 = 1是在做什么? D#508{)  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 UyBI;k^]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 W"YFx*W  
uG&xtN8  
8a|p`)lT  
三. 动工 s2riayM9/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: v7T05  
#rqLuqw  
E"&fT!yi  
z '3  
template < typename T >  #-1 ;  
class assignment N|?"=4Z?  
  { qYZX, x  
T value; BftW<1,U^  
public : 0Jz'9  
assignment( const T & v) : value(v) {} Jj_E/c"  
template < typename T2 > i,M<}e1  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } !.H< dQS  
} ; { :'#Ts<  
1XU sr;Wz  
Y~hBVz2g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 EKhwrBjS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /`>BPQH`}  
_n@#Lufx  
J7/"8S_#N  
4a00-y='  
  class holder i5w  
  { XLz>h(w=  
public : )t{?7wy  
template < typename T > L0Bcx|)"$`  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const h)7{Cj  
  { W'eF | hu  
  return assignment < T > (t); %fnL  
} 6%~ Z^>`N  
} ; q3TAWNzI0  
v1<3y~'f  
M%5qx,JQY  
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: nAG2!2_8  
R2yiExw<  
  static holder _1; ( e6JI]tz{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 TZTi:\nS  
Tn< <i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uV`r_P  
而不用手动写一个函数对象。 m!SxX&m"G  
v#{Sx>lO  
C:xg M'~+  
<xOXuve  
四. 问题分析 ({i}EC7{  
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。 QI'ule  
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。 XT> u/Z)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !E8y!|7$  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v\PqhIy"  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C|bnUN  
x>d,\{U  
五. 问题1:一致性 EE(1;] d-  
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?| Xd@  -  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b1JXC=*@  
0sM{yGu=,  
struct holder "bZ%1)+  
  { Y|FF ;[  
  // 9`]Gosz  
  template < typename T > c1B <9_  
T &   operator ()( const T & r) const 1`J-|eH=Q  
  { ;NQ9A &$)  
  return (T & )r; Vw :.'-Oi  
} "c` $U]M%  
} ; 8'[g?  
o|O730"2F  
这样的话assignment也必须相应改动: ~o_0RB  
kk#%x#L[  
template < typename Left, typename Right > yIy'"BCxM  
class assignment E7X6Shng  
  { uNSaw['0j  
Left l; l*~O;do  
Right r; BBuI|lr  
public : 2*;qr|h,  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} t66Cx  
template < typename T2 > }zC9;R(E  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _#32hAI  
} ; M|8vP53=q  
U[7 &   
同时,holder的operator=也需要改动: Rr#Zcs!G  
!jlLF:v|1A  
template < typename T > Z 0&=Lw  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const t 7GK\B8:  
  { ov;1=M~RF  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); "[h9hoN  
} j=|cx+nb  
wNc.z*+O"H  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 M;2@<,rM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |)~t ^  
eka<mq|W  
return l(rhs) = r; -)N, HAM>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 FK;3atrz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ,GO H8h  
EPeKg{w  
template < typename Tp > ($QQuM=  
class constant_t RZMR2fP%  
  { X5U#^^O$E%  
  const Tp t; 709/'#- ^  
public : [}>!$::Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} \dAs<${(  
template < typename T > suOWmqLs  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,bTpD!  
  { /3Y\s&y  
  return t; lV%oIf[OB  
} CcCcuxtR  
} ; M'gGoH}B+q  
CghlyT  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \-?0ab3Z  
下面就可以修改holder的operator=了 L5[{taZ,  
;f?suawMv  
template < typename T > ZLI t 3  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const c'|](vOd]  
  { 5aZbNV}-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); i,V,0{$  
} =D~>$ Y  
<n1panS  
同时也要修改assignment的operator() `\-<tk9  
nh XVc((  
template < typename T2 > 7q%xF#mK=  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } XoNBq9Iu  
现在代码看起来就很一致了。 :+ZLKm  
8 $qj&2 N  
六. 问题2:链式操作 xeNj@\jdC5  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NH aY&\  
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。 G)8v~=Bv  
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。 T W#s)iDi  
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。 `!(I Q&  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct J?#Xy9dz  
0Sj B&J  
template < typename T > 9%Eo<+my h  
struct result_1 %_@T'!]  
  { c7~'GXxQ2  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; U9"(jl/o  
} ; 9Bao~(j/k  
!S~0T!afF  
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: kqkTz_r|H  
Gf=3h4  
template < typename T > b(_f{R7PY  
struct   ref do.AesdXaq  
  { FUVp}>#U  
typedef T & reference; 8IkmFXj  
} ; jd`h)4  
template < typename T > S=<OS2W7+r  
struct   ref < T &> EVlj#~mV  
  { AqiH1LAE  
typedef T & reference; $GR rTC!  
} ; 9?iA~r|+  
5szJ.!(  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 0%<OwA2d  
$35C1"  
template < typename T > F|jl=i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \483S]_-z{  
  { N:q\i57x  
  return l(t) = r(t); NkV81?  
} A?bqDy  
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。 uH&B=w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 t6uYFxE  
ds2%i  
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 xtBu]I)%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 4/ WKR3X  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /\{emE\]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?9;CC]D  
最后的布局是: lc8g$Xw3  
                Add %*NED zy  
              /   \ -7KoR}Ck!  
            Divide   5 .?vHoNvo  
            /   \ 8y']kVg  
          _1     3 -UM|u_  
似乎一切都解决了?不。 zpD?5  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 k Nvb>v  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 bcq&yL'D  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9W0*|!tQ,+  
Xs{PAS0  
template < typename Right > _7z]zy@PC5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {O:{F?  
Right & rt) const aGd wuD  
  { j 1;<3)%0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DRpF EWsm  
} >F>VlRg  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 km*Y#`{  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 hVz] wKP  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2!6E~<~HC  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 d>?C?F  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 9Fy 'L#%  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? le' Kp V  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: OwT_W)$  
A=0{}B#  
template < class Action > Y7zs)W8xTT  
class picker : public Action l$Vy\CfK3n  
  { xL*J9&~iG  
public : >$tU @mq  
picker( const Action & act) : Action(act) {} H C=ZcK'W  
  // all the operator overloaded 02tt.0go  
} ; Wco2i m  
*MS$C$HOq  
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.'xqzF/  
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: @ x .`z  
; Xf1BG r  
template < typename Right > c`/VYgcTqB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const soLW'8  
  { q9dplEe5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {i+ o'Lw  
} s= ]NKJaQH  
b*Q3j}cZ  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $/lM %yXe  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 D;s%cL`  
`#' j3,\6  
template < typename T >   struct picker_maker wAw1K2d  
  { .'&pw }F  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {?Nm"#  
} ; 0%Le*C'yk  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > /* qx5$~  
  { H[nco#  
typedef picker < T > result; tkH]_cH'w  
} ; g^Hf^%3xP  
qTK(sW  
下面总的结构就有了: %W8iC%~  
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。 o">~ObR  
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。 M(nzJ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  ?HRS*  
至此链式操作完美实现。 "-djA,`  
Pro?xY$E)  
<5D4h!  
七. 问题3 Xy%||\P{)  
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。 1a/C(4 _k  
2Mk;r*FT  
template < typename T1, typename T2 > 2 F>Y{3&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [|ZFei)r  
  { yuy\T(7BN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \I:27:iAL  
} P JATRJ1.  
_7\`xU  
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: Y<|JhqOXK  
cE:s\hG  
template < typename T1, typename T2 > Ufl\ uq3'H  
struct result_2 {ZrlbDQX  
  { I5q $QQK  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; >I0;MNX  
} ; %VFoK-a  
.Sn{a }XP4  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? u4IK7[=  
这个差事就留给了holder自己。 pHoHngyi&  
    r-wCAk}m*?  
xh bN=L  
template < int Order > '5 Yzo^R;  
class holder; f*<Vq:N=\  
template <> 1&! i:F#  
class holder < 1 > J}&Us p  
  { ,{!,%]bC  
public : :>.{w$Ln%  
template < typename T > nKzm.D gt_  
  struct result_1 %-yzU/`JF  
  { ;  ?f+  
  typedef T & result; o S=!6h  
} ; pJvPEKN  
template < typename T1, typename T2 > o_`6oC"s  
  struct result_2 ^7wqb'xg  
  { 6FNGyvBU  
  typedef T1 & result; 'x{oAtCP9  
} ; {=3A@/vM  
template < typename T > <zR{'7L/  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ']TWWwj$  
  { >STthPO  
  return (T & )r; u+Ix''Fn#%  
} dkz% Y]  
template < typename T1, typename T2 > !DzeJWM|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #<< el;n  
  { L&DjNu`!9  
  return (T1 & )r1; Sc]K-]1(H  
} w.w{L=p:<"  
} ; x)*Lu">  
72d|Jbd  
template <> &RYdSXM  
class holder < 2 > V\Gs&>  
  { @JXpD8jn  
public : O\.^H/  
template < typename T > UP^8Yhdo  
  struct result_1 !{r2`d09n)  
  { @Suz-j(H  
  typedef T & result; f]8MdYX(  
} ; ?VNtT/  
template < typename T1, typename T2 > f~T7?D0u}N  
  struct result_2 8j;Un]  
  { e?.j8 Q ~  
  typedef T2 & result; X#ttDB  
} ; 3T8d?%.l  
template < typename T > f-enF)z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const salC4z3  
  { ySr,HXz  
  return (T & )r; EW*sTI3  
} v1 8<~  
template < typename T1, typename T2 > %jzTQ+.%]^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const VIz(@  
  { $U*eq [  
  return (T2 & )r2; kScZ P8yw  
} KE3`5Y!  
} ; /IWA U)A0  
YK6LJv}  
-}%J3j|R:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 J)YlG*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: FL' }~il  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9$\s v5  
g8N"-j&@  
return l(i, j) = r(i, j); ksC_F8Q+  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aO(PVS|P  
D+3?p  
  return ( int & )i; xT"V9t[f  
  return ( int & )j; U0_)J1Yp  
最后执行i = j; D_d>A+  
可见,参数被正确的选择了。 xRD+!3  
;[::&qf  
G`zNCx.  
OM[MRZEh G  
D{N8q^Cs9  
八. 中期总结 GK}52,NM  
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: M!J7Vj?Ps  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 + f67y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ri{*\LV*@  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P:'wSE91  
D!~ Y"4<  
btuG%D{a^  
xn3 _ ED  
i]r(VKX  
)$:1e)d  
九. 简化 eL SzGbKf  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Ma|4nLC}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t,7%| {  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ekhv.;N~  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3:x(2 A  
  +-*/&|^等 A0Mjk  
2. 返回引用。 X(ph$,[  
  =,各种复合赋值等 t Ly:F*1i  
3. 返回固定类型。 ^xa, r#N:V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) @q'kKVJs  
4. 原样返回。 &IQ=M.!r  
  operator, uI-T]N:W8x  
5. 返回解引用的类型。 P+j=]Yg  
  operator*(单目) }*6BaB  
6. 返回地址。 =IC.FT}  
  operator&(单目) mITB\,,G  
7. 下表访问返回类型。 op}!1y$9P  
  operator[] o^@"eG$,  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'GJB9i+a^  
  operator<<和operator>> [h3xW  
h9Far8}  
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。 "r&,#$6W6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P$obID  
cX-M9Cz  
template < typename Left > N]+6<  
struct value_return yiZtG#6K{  
  { H.ZIRt !RB  
template < typename T > 2$Mnwxfk  
  struct result_1 .gJ2P?  
  { mw 28E\U  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I`0-q?l  
} ; cj[b^Wv:  
Ks%0!X?3q  
template < typename T1, typename T2 > `*8}q!.  
  struct result_2 t neTOj  
  { G}pFy0W\S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {U=J>#@G  
} ; Wzl/ @CPM  
} ; |q w0:c=7!  
#3rS{4[  
V9oBSP'kt  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GY]P(NU  
RM|J |R  
下面我们来剥离functor中的operator() tY)L^.*7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kZw"a*6  
C^ )Imr  
return l(t) op r(t) gs'M^|e)  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -%` ~3*L  
return op l(t) w jkh*Y  
return op l(t1, t2) << >+z5D+  
return l(t) op aRMlE*yW  
return l(t1, t2) op ~n]5iGz  
return l(t)[r(t)] _@ao$)q{J  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] *?X&Y8Kf  
u<S`"MR:J  
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: #%E`~&[  
单目: return f(l(t), r(t)); FHOw ]"#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y*iZ;Bv j  
双目: return f(l(t)); dOeM0_o  
return f(l(t1, t2)); >G5aFk  
下面就是f的实现,以operator/为例 yvB]rz} i  
yzS^8,  
struct meta_divide @Go_5X(  
  { juHL$SGC  
template < typename T1, typename T2 > Ms!EK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ws0qwv#  
  { ?6:qAFw  
  return t1 / t2; sq'm)g  
} kOQ)QX  
} ; I0}.!  
ztO)~uL  
这个工作可以让宏来做: U<j5s\Y,  
lCU clD  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ & &}_[{fc  
template < typename T1, typename T2 > \ 6(8 F4[D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; SxRJ{m~  
以后可以直接用 j[r}!;O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -$Fj-pO\  
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 J8:s=#5  
(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。。。) C7%R2>}?f  
tRoSq;VrS  
At.& $ t  
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 ;73S;IPR  
2)=whnFS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eGEwXza 4  
class unary_op : public Rettype Jh\KVmfXN  
  { &nmBsl3Q.  
    Left l; c-$rB_t+  
public : \}b2 oiY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1bV G%N  
D :@W*,  
template < typename T > #`SAc`:n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f+ r>ur}\)  
      { Usf@kVQ  
      return FuncType::execute(l(t)); TUp\,T^2  
    } #<0Hvde  
B[uyr)$  
    template < typename T1, typename T2 > E22o-nI?1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e@h{Ns.1-  
      { Bq8#'K2i,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xG sOnY;  
    } ~}_^$l8#-Q  
} ; "^4*,41U  
*Dp&;,b  
%p}vX9U')  
同样还可以申明一个binary_op puOtF YZ\  
rp@:i _]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |nQfgl=V  
class binary_op : public Rettype 3WwS+6R  
  { Dge#e  
    Left l; >6C\T@{lJ  
Right r; 5=TgOS]R  
public : r8m}B#W7  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tb&?BCp  
9 /H~hEVK  
template < typename T > \lK?f]qJq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fJ Ll-H  
      { g}+|0FTV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Mk*4J]PP  
    } )la3GT*1mS  
RE t&QP  
    template < typename T1, typename T2 > d*6f,z2=  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :BxO6@>Xc  
      { H1-DK+Q:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BwHJr(n  
    } .B`$hxl*0c  
} ; S|=)^$:  
,l&?%H9q  
 P@O_MT  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =i)%AnZ^9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 \92M\S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) q{9vY:`[  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 NO*, }aeG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :a*>PMTn  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 vC,FE )'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 T, #-: }  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) Vg$d|m${  
下面是修改过的unary_op F+*E}QpM  
6[t<g=  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~ikp'5  
class unary_op ?6 2zv[#  
  { hrniZ^  
Left l; v6)QLp  
  xsZN@hT  
public : ?w/p 9j#  
| lLe^FM  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g=td*S  
M{L<aYe  
template < typename T > 0L>3 i8'  
  struct result_1 @ 51!3jeu  
  { Oem1=QpaC  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~|KqG  
} ; R6<'J?k  
-)-: rRx-  
template < typename T1, typename T2 > T.#_v# oM  
  struct result_2 rRevyTs  
  { 8J,^O04<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `O7vPE  
} ; ]{tWfv|Xg8  
]:f.="  
template < typename T1, typename T2 > ^?e[$}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >.SO2w  
  { T]0K4dp+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); /[6wm1?!  
} M.H!dZ  
S:!5 |o|  
template < typename T > KLe6V+ki*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ T}D#}  
  { E zcch1  
  return OpClass::execute(lt(t)); "*zDb|v  
} }zA|M9%E  
g(P7CX+y  
} ; /,I?"&FWc  
u4lM>(3Y}  
^fKKsfIf  
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 .yF-<Y  
好啦,现在才真正完美了。 n*GB`I*g  
现在在picker里面就可以这么添加了: ZvuY] =^3  
5^uX!_ r`  
template < typename Right > _U}|Le@ e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5{-Hg[+9  
  { M0m%S:2  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A]"6/Lr9P  
} ,GWa3.&.d  
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。 yMW3mx301j  
-}@C9Ja[?  
,% yC4  
+!@xH];  
h6~xz0,u  
十. bind 1N),k5I  
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。 T \34<+n1N  
先来分析一下一段例子 v0r:qku  
C=c&.-Nb9  
J*g<]P&p0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O#tmB?n*  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ~H''RzN  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y2%[/L: u~  
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。 em'3 8L|(  
我们来写个简单的。 Q-, 4  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k&yBB%g  
对于函数对象类的版本: a\-5tYo`u  
tQj=m_  
template < typename Func > !o'a]8  
struct functor_trait h9S f  
  { +4t \j<T  
typedef typename Func::result_type result_type; }Bh\N 5G%  
} ; >a@1y8B  
对于无参数函数的版本: uYTyR;a  
)cN=/i  
template < typename Ret > 1 =?pL$+G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;Qd'G7+  
  { H"+|n2E^  
typedef Ret result_type; H|s Iw:  
} ; W*H%\Y:N  
对于单参数函数的版本: 6jr}l  
=[4C[s  
template < typename Ret, typename V1 > z@[n?t!7k  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > *mWS+xcU(L  
  { !OV+2suu1  
typedef Ret result_type; [HXd|,~_j-  
} ; El`G<esX  
对于双参数函数的版本: S@\&^1;4Hv  
un6W|{4]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4xx?x/q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 6wiuNGZb  
  { M9V,;*  
typedef Ret result_type; bAY >o  
} ; k="w EZ;Q  
等等。。。 L#vk77  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy bN*zx)f  
} 2y"F@{T  
template < typename Func > a6T!)g  
struct func_return ;XY#Jl>tg  
  { Rv*x'w ==  
template < typename T > #!z'R20PH  
  struct result_1 \XY2s&"  
  { MMRO@MdfV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #I yM`YB0  
} ; Ejf>QIB  
I~ SFY>s  
template < typename T1, typename T2 > 1\f8-:C  
  struct result_2 AxJf\B8  
  { 0} \;R5a<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 1 xrmmK  
} ; G* mLb1  
} ; o,1Fzdh6(  
S r7EcT-  
(>D{"}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 IOUzj{G#  
#"-w;T%b  
template < typename Func, typename aPicker > 1eqFMf  
class binder_1 '\7&Iz:%  
  { +Y~,1ai 5^  
Func fn; mpCKF=KL.  
aPicker pk; mnMY)-6C  
public : #|xj*+)H  
]=^NTm,  
template < typename T > Lp||C@h~  
  struct result_1 [0NH#88ym<  
  { <CP't[  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; >>7m'-k%D  
} ; $_Lcw"xO  
\4q1<j  
template < typename T1, typename T2 > \U`rF  
  struct result_2 C"}]PW  
  { /Bnh%6#ab  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IW|1)8d  
} ; yw?UA  
+QrbW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9/GC8*+  
 - zEQ/6  
template < typename T > ErMA$UkJ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CI?M2\<g  
  { 9%uJ:c?  
  return fn(pk(t)); u-Ip*1/wp  
} Qgv-QcI{  
template < typename T1, typename T2 > /Big^^u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const QXT *O  
  { oY%NDTVN  
  return fn(pk(t1, t2)); 'r`-J4icX  
} tTrue?  
} ; 78+PG(Q_M  
Q[F$6m%o  
W[W}:@KZ  
一目了然不是么? t5za$kW'&  
最后实现bind 2}R)0][W  
?Da!QH >,]  
8BJ&"y8H  
template < typename Func, typename aPicker > 3m`y?Dd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B1gBvss  
  { RIl+QA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); VJ(#FA2  
} w+owx(mN@  
#PRkqg+|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [<{+tAdn)  
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。 '.DFyHsq  
~lLIq!!\  
十一. phoenix ugt|'i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: G_x<2E"d  
Yf(QU`w_  
for_each(v.begin(), v.end(), Go_~8w0<  
( )Wm:Ilq  
do_ DbkKmv&  
[ %,*{hhfu  
  cout << _1 <<   " , " /e}NZo{)g  
] Ey;uaqt  
.while_( -- _1), 7l3sd5  
cout << var( " \n " ) n P4DHb&5  
) .qBf`T;  
); m;nT ?kv  
`H6kC$^Ofx  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: F&lvofy23  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor RI_3X5.KQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 s k_Q\0a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cA4xx^~  
7].FdjT.  
W`-AN}C#  
template < typename Cond, typename Actor > ceR zHq=  
class do_while Ol'Ct'_k,"  
  { r6`v-TY(/  
Cond cd; poYO  
Actor act; <OEu 4,~:  
public : ?8Hr 9  
template < typename T > !8U\GR `  
  struct result_1 .pOTIRbA  
  { ^i^/d#  
  typedef int result_type; >{^&;$G+*  
} ; W`^Zb[  
E(oI0*S.5  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 7x^P74  
58Fan*fO  
template < typename T > &pD6Qq{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]?`t spm<t  
  { ]I#yS=;  
  do Tn qspS2;R  
    { Hinz6k6!  
  act(t); viT/$7`AI  
  } =:zmF]j9  
  while (cd(t)); vo[Zuv?<h  
  return   0 ; Vx^+Z,y&QP  
} E8~Bp-G)  
} ; !$x9s'D  
39QAj&  
C0X_t  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8rXu^  
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。 H1>}E5^?  
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。 ~ b ;%J:  
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。 v'*#P7%Kf  
下面就是产生这个functor的类: g,!6, v@  
1#9Q1@'OS  
MGd 7Ont  
template < typename Actor > k!K}<sX2  
class do_while_actor shOQ/  
  { d3# >\QCD9  
Actor act; eEIa=MB*  
public : 61q:nWs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g jJ?*N[  
<3iL5}  
template < typename Cond > #$QC2;/)F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >v9 ("  
} ; }^;Tt-*k  
r(IQ)\GR  
?A /+DRQ(  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 wG4=[d  
最后,是那个do_ QcGyuS.B  
1;R1Fj&  
PYYOC"$  
class do_while_invoker S$Tc\ /{  
  { ,25Qhz]  
public : `Pv[A  
template < typename Actor > R g7  O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const @JS O=8  
  { W~J@v@..4  
  return do_while_actor < Actor > (act); ON|Bpt2Qp  
} A=/|f$s+  
} do_; vlAYKtl3]  
%:2<'s2Si  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? z!quA7s<]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :[oFe/1K!4  
最后来说说怎么处理break和continue L<encPJt  
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。 JB~79Lsdz  
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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