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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ;9q$eK%d  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 y'n<oSB}  
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, bR$5G  
D_G]WW8  
+{}p(9w@  
D |fo:Xp,  
  class filler R^]a<g,  
  { "!uS!BI?  
public : KuEM~Q=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rB|4  
} ; =LEzcq>XO  
Do5{t'm3  
6j!a*u:}"  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 8#9OSupp  
c(Fo-4K  
88 ca  
M'oQ<,yW-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); um\A  
P(3$XMx  
g Eq6[G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Z'm( M[2K  
1KJ[&jS ]  
N ]GF>kf:  
-Byl~n3*D  
二. 战前分析 u N_<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。 "c![s%  
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 HD z"i  
"tj]mij2)G  
0,iG9D 7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qVd s 2  
  /* --------------------------------------------- */ %*Yb J_j7  
vector < int *> vp( 10 ); nzU0=w}V  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _$oE'lat  
/* --------------------------------------------- */ P{,=a]x,mz  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); '47E8PIJ|  
/* --------------------------------------------- */ j"&Oa&SH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8{Vt8>4  
  /* --------------------------------------------- */ w" A{R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &*~_ "WyU  
/* --------------------------------------------- */ 2}5@: cwR+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 'jKCAU5/0;  
'9AYE"7Ydk  
U{HBmSR  
I3Ad+]v  
看了之后,我们可以思考一些问题: jW}hLjlN  
1._1, _2是什么? "h&[6-0'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Qaiqx"x3  
2._1 = 1是在做什么?  f^[m~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 >~T2MlRux  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mEV@~){  
J z-RMX=  
`QT9W-0e^  
三. 动工 K!gocNOf  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hTQ]xN)  
B> zQ[e@t  
2*zMLI0.  
.y#>mXm>  
template < typename T > Kq:vTz&<  
class assignment =AeOkie  
  { /? Bu^KX  
T value; g<i>252>  
public : NHzVA*f  
assignment( const T & v) : value(v) {} W1O Y}2kj  
template < typename T2 > /tqe:*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~|`jIqU  
} ; N\x<'P4q  
l D]?9K29  
\}7xgQ>oV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 sQT<I]e  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7*47mJyc  
 Kuh)3/7  
<rNz&;m}  
-M`+hVs?  
  class holder E1|:t$>Ld  
  { Aj@t*3  
public : #vT~D>zj  
template < typename T > e41r!od  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ]#J-itO  
  { Z]^O=kX7k  
  return assignment < T > (t); c)17[9"  
} ]U5/!e  
} ; D;X/7 p|>  
?/Z5%?6  
< #7j~<  
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: Gv 6#LcF#  
+K"d\<  
  static holder _1; =2, iNn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r1|;V~ a$~  
Ert` ]s~  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?uqPye1fc  
而不用手动写一个函数对象。 ~a.ei^r  
')j@OO3  
+rOd0?  
F2mW<REg{  
四. 问题分析 g}*F"k4j  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 GhY MO6Q4  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 &, WQr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 -Sj|Y }  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 lNqF@eCT9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 q!}O+(kt  
R}\n @X*  
五. 问题1:一致性 Cb;49;q  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| nSh}1Arp/  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9Zpd=m8dU  
UWq[K&vQZ  
struct holder SFa~j)9'n  
  { UU]a).rz  
  // u6~/" _FwY  
  template < typename T > I0C$  
T &   operator ()( const T & r) const x8E!Ko](  
  { 5j-? Uf  
  return (T & )r; /FA0(< -}  
} ($Ck5`_MK  
} ; 2$gOe^ &  
j43-YdCJ  
这样的话assignment也必须相应改动: 53X5&Bwh  
{/SLDyf%Z  
template < typename Left, typename Right > B]5G"4,  
class assignment 8iwqy0<  
  { G,JNUok  
Left l; SFx|9$hXm  
Right r; T_b$8GYfCY  
public : l<=Y.P_2  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} qx<h rC0Z&  
template < typename T2 > W=@]YI  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7Q3a0`Iq  
} ; Id;YIycXe  
.l(t\BfE~  
同时,holder的operator=也需要改动: Q,z^eMk'd:  
x*2'I  
template < typename T > Erd)P  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Foc) u~  
  { DKxzk~sOM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Y]gb`z$?  
} Auz.wes  
s j{i  
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。 (R)(%I1Oz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7BDRA},o  
Q]d3a+dK  
return l(rhs) = r; vPA {)l\K  
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。 cy-Bhk0H  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ">^O{X\  
5??\[C^"}  
template < typename Tp > R<jt$--H  
class constant_t <i(<|/ $  
  { g1s\6%g  
  const Tp t; nR1QS_@{L  
public : ,AO]4Ec  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &hb:~>  
template < typename T > s]z-d!G  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <p74U( V  
  { P:gN"f6  
  return t; H=j&uv8  
} v8>?,N#  
} ; ~ :\QC  
u d V. $N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ] _WB^  
下面就可以修改holder的operator=了 ,@1.&!F4it  
(ugB3o  
template < typename T > c[~LI<>ic  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Gz9w1[t  
  { l12_&o"C~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); y,D4b6  
}  '9Hah  
-!k$ Z  
同时也要修改assignment的operator() t)*MLg<C  
nf7l}^/UE  
template < typename T2 > B4 cm_YGE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `T gwa  
现在代码看起来就很一致了。 ?x|8"*N  
>J]^Rgn>  
六. 问题2:链式操作 8U5L |Ny.q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 AI|8E8h+D  
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。 0?tn.<'B8T  
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。 '<A:`V9M}v  
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。 f"=1_*eH  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct %)Pn<! L  
rl0sN5n  
template < typename T > ){PL6|5x  
struct result_1 9D2}heTN  
  { nnV(MB4z1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; G8y:f%I!b  
} ; $R'  
0<8p G:BQ  
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: >>**n9\q  
rHir> p  
template < typename T > H WOl79-  
struct   ref 7g}lg8M  
  { 8J P{`)  
typedef T & reference; E,F'k2yU  
} ; F ;o ^.  
template < typename T > y&HfF~  
struct   ref < T &> 8| 6:  
  { '.sS"QdN  
typedef T & reference; Vt {uG  
} ; A/XY' 3  
@A_bZQ@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `uO(#au,U  
I.[2-~yf  
template < typename T > Z'P>sV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const s~@4  
  { 7IrbwAGZ3  
  return l(t) = r(t); ]wH,534  
} #}/YnVk  
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。 R6^U9 fDG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 N3D{t\hg  
j4ARGkK5B  
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 @a08*"lbp  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: CCCd=s.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 *} pl  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 p;[">["  
最后的布局是: 39xAh*}G]  
                Add Y#>'.$ (Az  
              /   \ aZ[ aZU  
            Divide   5 v"y0D  
            /   \ ~uF%*  
          _1     3 j.? '*?P  
似乎一切都解决了?不。 ea"!:cL(g  
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。 pzX684  
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。 }ze,6T*z  
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: g_kR5Wxpt  
v8 Q/DJ~  
template < typename Right > ~]}V"O%,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const huMNt6P[  
Right & rt) const ]}KoW?M  
  { 5_bIc=L1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <M(Jqb cWa  
} r-27AJu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /%El0X  
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。 X6+2~'*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。 Who7{|M\'  
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。 'S_kD! BO  
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。 :lF[k`S T  
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? 1ga-8&!  
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: @x9DV{j)V  
 $D`~X`  
template < class Action > H+^93  
class picker : public Action 'dE G\?v9  
  { 4WK@ap-~  
public : RYU(z;+0p  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <SiD m-=E  
  // all the operator overloaded 2h<{~;  
} ; Hwr# NKz-  
I\NiA>c  
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。 ye-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: : K%{?y  
O]ZP- WG  
template < typename Right > Gp=X1 F  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const \ (y6o}aW  
  { x/nlIoT  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); E0K'|*  
} mL\j^q,Y  
'4gi*8Y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )@-v6;7b0  
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。 l,FK\  
`;[ j`v8O  
template < typename T >   struct picker_maker kF:4 [d  
  { 13oR-Stj|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; goYRA_%cX  
} ; F_8nxQ-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Q>\y%&df  
  { +r7uIwi$@  
typedef picker < T > result; @@L@r6  
} ;  &Gp~)%  
zd) 2@jX=  
下面总的结构就有了: Evd>s  
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。 mZ;W$y SO  
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。 VGbuEC[Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 y'(bp=Nq  
至此链式操作完美实现。 j M%qv  
%B^nQbNDM  
Am~ NBQ7  
七. 问题3 ?b',kN,(  
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。 P0m;AqS#R  
iz'#K?PF_  
template < typename T1, typename T2 > IY@)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wAHW@q9CK  
  { Ndj9B|s_  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); pdnkHR$  
} ># FO0R  
".&x`C  
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: x)6yWr[ri%  
0{ov LzW  
template < typename T1, typename T2 > b*4[)Yg4  
struct result_2 RulZh2C  
  { |CME:;{T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; iE}jilU  
} ; a jy.K'B*  
6x\+j  
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? }{*((@GY}  
这个差事就留给了holder自己。 mk JS_6  
    6[BQx)7T  
wyO@oi Vn  
template < int Order > y6KI.LWR9  
class holder; "rz|sbj  
template <> L2>UA<@mZ  
class holder < 1 > zGFo -C  
  { O`e0r%SJ  
public : zR)|%[sWwQ  
template < typename T > ;$W/le"Xr  
  struct result_1 '>(R'g42n  
  { xw-x<7  
  typedef T & result; |Ia3bV W  
} ; PezUG{q(  
template < typename T1, typename T2 > 620y[iiK$  
  struct result_2 3=xb%Upw  
  { +r)'?zU  
  typedef T1 & result; S5ka;g  
} ; =LJc8@<:f  
template < typename T > q#B^yk|Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \RZFq<6>  
  { m`UNdFS  
  return (T & )r; ,)A^3Q*  
} 7G}vQO  
template < typename T1, typename T2 > ' >[KVvm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const eW)(u$C|qL  
  { 0 3L"W^gc  
  return (T1 & )r1; xKKL4ws  
} o[*</A }  
} ; sqHv rI  
,YFuMek  
template <> ^\ &:'$f+8  
class holder < 2 > j.4oYxK!s/  
  { ]B0 >r^  
public : N!DAn \g  
template < typename T > HbF.doXK  
  struct result_1 p8y_uN QE  
  { M*| y&XBe  
  typedef T & result; {e[S?1t=l  
} ; (A?{6  
template < typename T1, typename T2 > VP=(",`  
  struct result_2 }(O/y-  
  { 70&v`"  
  typedef T2 & result; iC&=-$vu  
} ; rKq/=Avv  
template < typename T > UC^&& 2maI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w.J[3m/  
  { vTjgW?9  
  return (T & )r; X"b4U\A  
} a>`\^>G4  
template < typename T1, typename T2 > PRl\W:_t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ` =dD6r  
  { vP&dvAUF  
  return (T2 & )r2; b].:2  
} nL@ "FZ`(  
} ; "^gZh3  
0"o<( 1  
sj2v*tFb  
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> >。 .%`|vGF  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: tx&>Eo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y5=~>*e  
BDxrSq,H  
return l(i, j) = r(i, j); _~_04p  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) oT&JQ,i[2Q  
GmtMA|  
  return ( int & )i; [y}/QPR  
  return ( int & )j; y?<[g;MuT  
最后执行i = j; b>E%&sf  
可见,参数被正确的选择了。 QL}5vSl  
~X5yHf3  
(}O)pqZ>  
#`:s:bwM:  
?+GbPG~  
八. 中期总结 - t4"BD  
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: qLKyr@\'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 64s+ 0}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _baqN!N  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EVNTn`J_  
0{ v?  
9~zh]deH  
< .$<d  
a\vf{2  
W)^:*z  
九. 简化 52m^jT Sx  
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。 84 b;G4K  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &o^wgmS   
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: Y:^ =jV7  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 seHwn'Jn  
  +-*/&|^等 aen(Mcd3bg  
2. 返回引用。 @<CJbFgJp  
  =,各种复合赋值等 r{)d?Ho=  
3. 返回固定类型。 FO_nS   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7zr\AgV9  
4. 原样返回。 vc6UA%/f  
  operator, 8)5 n  
5. 返回解引用的类型。 *IGxa  
  operator*(单目) T_Z@uZom.  
6. 返回地址。 Sx;zvc  
  operator&(单目) R|V<2  
7. 下表访问返回类型。 KyXgw  
  operator[] s%GiM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dwrc"GK!o  
  operator<<和operator>> )FWF T:P~  
_QvyFKAM  
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。 Q)#<T]~=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `Kym{og  
[.6>%G1C  
template < typename Left > ez(4TtT  
struct value_return vR,HCI  
  { m6 hA,li  
template < typename T > c::x.B"w  
  struct result_1 v^@L?{" }8  
  { *!Am6\+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; qu[w_1%S  
} ; 3;>(W  
LvWU %?  
template < typename T1, typename T2 > iM8hGQ`  
  struct result_2 DIk$9$"<x  
  { 6\5U%~78  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ,<EmuEw |  
} ; T"QY@#E  
} ; C{!Czz.N  
44%H? ,d  
jQb=N%5s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N e^#5T  
>E]*5jqU  
下面我们来剥离functor中的operator() < ht >>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o8s&n3mY}y  
8OBvC\%  
return l(t) op r(t) <U~P-c tN  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G!rcY5!J  
return op l(t) W!X#:UM)  
return op l(t1, t2) ise@,[!  
return l(t) op Ce:R p?  
return l(t1, t2) op z 9D2,N.  
return l(t)[r(t)] 5Q%#Z L/'  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] s &.Z;X  
Rp@u.C <  
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: l w%fY{  
单目: return f(l(t), r(t)); 2f:'~ P56  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); \]9;c6(  
双目: return f(l(t)); Z(<ul<?r  
return f(l(t1, t2)); {xH \!!"T  
下面就是f的实现,以operator/为例 '@fk(~|  
JQtH },T r  
struct meta_divide #-@{rgH  
  { iF%q 6R  
template < typename T1, typename T2 > |hdh4P$+|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J BwTmOvQ  
  { xJ"KR:CD>  
  return t1 / t2; w(G(Q>GI  
} 'sA&Pm  
} ; r[,KE.^6~#  
o?b%L  
这个工作可以让宏来做: Gg!))I+  
%b*%'#iK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ MO D4O4z&  
template < typename T1, typename T2 > \ jqLyX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; o}%fs *  
以后可以直接用 =CVw0'yZ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >ciq4H43Q|  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 _ 4W#6!  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ~FsUK;?  
C{ti>'"V  
{c1qC zM4  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 n (|>7  
e"2QV vB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eeDhTw9  
class unary_op : public Rettype [yyV`&  
  { \%C[l  
    Left l; U;nC)'~YW9  
public : xC{NIOYn'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} };j&)M  
K]u|V0c  
template < typename T > "5YdmBy  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \1Bgs^  
      { Om^/tp\  
      return FuncType::execute(l(t)); f@{C3E dd  
    } ep?0@5D}]  
Y; w]u_  
    template < typename T1, typename T2 > [s/@z*,M1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n,F00Y R  
      { |W <:rT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aYgJTep>r  
    } H6I #Xj  
} ; bxN;"{>Xz  
LnDj   
_y9P]@Q7%  
同样还可以申明一个binary_op 6:,^CI|@ t  
d.AjH9 jg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >S!DIL  
class binary_op : public Rettype [!le 9aNg  
  { FNuu',:  
    Left l; Fjzk;o  
Right r; =5`@:!t7  
public : p5l$On  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h7$!wf!I  
;N\?]{ L  
template < typename T > P1wRt5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !d\GD8|4  
      { 0I((UA/7Zs  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); b0X[x{k"  
    } 'EV  *-_k  
Ki/5xK=s  
    template < typename T1, typename T2 > /\cu!yiX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _|3TC1N$n  
      { L5 9oh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); %J7mZB9  
    } 6 v^  
} ; ;&6PL]/d  
Treh{s  
5jV97x)BGx  
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 G.nftp(*}  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M#]|$\v(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) QX.6~*m1  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BddECY,z  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AH'4H."o/9  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1{x~iZa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 q'F_ j"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 19 wqDIE0  
下面是修改过的unary_op ~}-p5q2  
}<ONxg6Kb  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^[}0&_L w  
class unary_op _~ZQ b  
  { ht3T{4qCS  
Left l; B9IXa;  
  (GEi<\16[  
public : -*hb^MvP  
R``V Q  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9LO.8Jy  
} ndvV~*1  
template < typename T > K= Z]#bm  
  struct result_1 0*Km}?;0-  
  { #VdI{IbW  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M=[q+A  
} ; b^,Mw8KsO  
'CX.qxF1;p  
template < typename T1, typename T2 >  n22hVw  
  struct result_2 xcZ%,7  
  { M&djw`B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s>@#9psm  
} ; 2Cd --W+=  
6"Lsui??  
template < typename T1, typename T2 > ~26s7S}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dD^_^'i  
  { j&[.2PW\  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); u1) TG "+0  
} W]D`f8r9  
{nPkb5xbW  
template < typename T > u@bOEcxK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =F %wlzF:  
  { ,/?%y\:J  
  return OpClass::execute(lt(t)); @ojg`!,  
} \'??  
/%uZKG P  
} ; u1;e*ty  
k>:/D  
W7*_T]  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (I7&8$Zl  
好啦,现在才真正完美了。 xS~yH[k  
现在在picker里面就可以这么添加了: 1akD]Z  
iM/*&O}  
template < typename Right > S< EB&P  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const of+phMev  
  { ]Z.<c$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); $kkp*3{ot  
} S2'`|uI  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 V#gF*]q  
xm}q6>jRV  
Q{qj  
(o x4K{  
u=@h`5-fp  
十. bind 7 >PF~=  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 W(uP`M%][0  
先来分析一下一段例子 Z:_m}Ya|  
#1QX!dK+  
,bZ"8Z"lss  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ;[TljcbS  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Kk!6B  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 (orrX Ez  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \LO_Nu9  
我们来写个简单的。 )l+XDI  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?ID* /u|X  
对于函数对象类的版本: .k# N7[q=  
:DZLjC  
template < typename Func > xa87xX=a  
struct functor_trait )"(V*Z  
  { 4R& *&GZ#  
typedef typename Func::result_type result_type; D^66p8t  
} ; `pP9z;/Xq  
对于无参数函数的版本: cT/3yf  
Xtci0eS#V  
template < typename Ret > La`h$=#`  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >Hdjsu5{N  
  { =ud `6{R  
typedef Ret result_type; reJ"r<2  
} ; jg~_'4f#  
对于单参数函数的版本: ' 2>l  
S 3R|8?|  
template < typename Ret, typename V1 > )yHJ[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 6dF$?I&  
  { joe9.{  
typedef Ret result_type; ;xL67e%?  
} ; {5SfE$r  
对于双参数函数的版本: LRWOBD  
CNut{4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O'fk&&l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  G]b8]3^  
  { ?~!tM}X0:3  
typedef Ret result_type; zEy&4Kl{+  
} ; KL "Y!PN:  
等等。。。 a~WqUL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u2 7S %2P  
5)mVy?Z  
template < typename Func > -)X{n?i  
struct func_return Te+^J8  
  { K${}r0   
template < typename T > w}d}hI  
  struct result_1 N*f^Z#B]  
  { c )03Ms4 D  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .?f:Nb.O  
} ; d4J<,  
3x![ 8 x  
template < typename T1, typename T2 > }hCaNQ&jH  
  struct result_2 Bq *[c=(2  
  { mk\i}U>`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >{QdMn  
} ; mY`@'  
} ; ?NlSeh  
[7RheXO <  
LP,9<&"<  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 O] H=s  
@HvScg*Y  
template < typename Func, typename aPicker >  |# V(p^  
class binder_1 8[M* x3  
  { V}SyD(8~  
Func fn; O ^0"  
aPicker pk; D M}s0O$ 0  
public : #d% vT!Bz~  
*0~M  
template < typename T > |Ytg  
  struct result_1 "<x&pQZ%  
  { $3 4j6;oN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Af9+HI O  
} ; JpmB;aL#%  
U*qNix  
template < typename T1, typename T2 > f^?uY8<  
  struct result_2 }/p/pVz  
  { &bLC(e ]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _88QgThb  
} ; O3Uh+gKQ  
*NlpotW,f  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} q@kOTkHv)  
jTfi@5aPY  
template < typename T > 4P%m>[   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %iJ|H(P  
  { _!!}'fMC  
  return fn(pk(t)); EZib1g&:R/  
} XsUUJuCG  
template < typename T1, typename T2 > J &{xP8uq_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z>2]Xx% \  
  { rY,PSK/j  
  return fn(pk(t1, t2)); ^.vmF>$+I  
} <GF@L  
} ; #)] c0]p  
>'`Sf ?+|  
8Z#21X>  
一目了然不是么? O-PdM`mqW  
最后实现bind *vnXlV4L  
-e ml  
`f)(Y1%.  
template < typename Func, typename aPicker > O k7zpq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) I4D<WoU;dJ  
  { ^u)rB<#BR  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4x,hj  
} -@M3Dwsi3  
>uy%-aXiVa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 nbmc[!PwG  
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。 hNbIpi=  
T2weAk#J  
十一. phoenix kdcQw7G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i-lKdpv  
6E|S  
for_each(v.begin(), v.end(), E>pVn2|  
( `,Orf ZMb  
do_ rLF*DB3l  
[ 'RTtE  
  cout << _1 <<   " , " {TAw)!R~  
] {'R)4hL  
.while_( -- _1), 2P9J' L  
cout << var( " \n " ) 7[KCWJ  
) "!L kp2\  
); KAc>-c<  
kuKa8c  
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: C_->u4 -  
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 w sY}JT  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ;>ozEh#8w  
那么我们就照着这个思路来实现吧: #ia;- 3  
lS9n@  
B9M>e'H%<  
template < typename Cond, typename Actor > *Km7U-BG  
class do_while nvyB/  
  { ::"E?CQLV  
Cond cd; y=H@6$2EQ  
Actor act; N 8t=@~]  
public : ~V+l_ :  
template < typename T > YYUe)j{T  
  struct result_1 ~<r i97)  
  { %Q4i%:Qi  
  typedef int result_type; ,rO[mNk9@  
} ; KCtX $XGL  
bQQVj?8jp  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "s_Z&  
+jV_Wz  
template < typename T > (|u31[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yV]xRaRr2  
  { +m/,,+4  
  do rC }}r!!  
    { i_l+:/+G+  
  act(t); t9u|iTY f!  
  } 9l !S9d  
  while (cd(t)); !7 _\P7M  
  return   0 ; p^X^1X7  
} &drFQ|  
} ; G[z .&l  
FPv" N'/  
}ug xN0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m5-9yQ=.  
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。 ;j'Daupt;=  
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。 [Z<Z;=t  
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。 PT_KXk  
下面就是产生这个functor的类: oXgdLtsu  
,XB%\[pKe  
E1*QdCV2  
template < typename Actor > DxSsg  
class do_while_actor o"q+,"QL  
  { OW5t[~y]  
Actor act; AW8'RfC.  
public : t;O1IMF  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} APSgnf  
I1=(. *B}  
template < typename Cond > A lwtmDa  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; f8n V=AQ  
} ; yoS? s  
PCE4W^ns  
&ab|2*3?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。 0(\+-<  
最后,是那个do_ Vxdp|  
qVgd(?hJ#  
C/tr$.2H=  
class do_while_invoker i[nF.I5*f  
  { !:0v{ZQ  
public : 4s.]M>Yb  
template < typename Actor > SF<Vds}A2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const YT-=;uK^S  
  { ?Rr2/W#F  
  return do_while_actor < Actor > (act); :td ~g;w  
} ]z ==   
} do_; (q;bg1\UK  
m $dV<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? GDhM<bVqM*  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 E4oz|2!m  
最后来说说怎么处理break和continue a. %LHb  
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。 +t!S'|C  
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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