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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda "S5S|dBc  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4YszVT-MU~  
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, EgTFwEj  
 ep+  
(1CJw:  
?Z q_9T7  
  class filler w *50ZS;N  
  { <i{K7}':  
public : lT.zNhz:d9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} i+f7  
} ; *5'.!g('  
^q ;Cx7T_p  
)kYOHS  
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: ~eP  
W wuZ(>|  
Sw)i1S9  
}e 9!xA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C.~ j'5N  
y&"!m }  
<I; 5wv  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c-kA^z{f  
GnFs63  
B'-I{~'/  
YOyp|%!  
二. 战前分析 ZK6Hvc0  
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。 o0ZIsrr  
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 ?aBj#  
mEFw|M{  
Yd:Q`#7A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %KtU1A(["  
  /* --------------------------------------------- */ !}y1CA  
vector < int *> vp( 10 ); hSB?@I4s<\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); $Pxb1E  
/* --------------------------------------------- */ d?A}qA[(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); -v+&pG?m  
/* --------------------------------------------- */ B5ea(j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); w u)Wg-dT  
  /* --------------------------------------------- */ i9rS6<V'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); A>=E{  
/* --------------------------------------------- */ ju|]Qlek  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6;o3sf@Tf  
%_MEfuL  
vJ"i.:Gf4  
!\-WEQrp\  
看了之后,我们可以思考一些问题: >"v9iT  
1._1, _2是什么? pMR,#[U<  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1<.5ub*i4  
2._1 = 1是在做什么? RRADg^}l|"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 TBCp L]QT  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 w(U:U-MNe  
ESTM$k }X  
}7ehF6  
三. 动工 zI^]esX!2_  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kA4@`YCl  
,2L$G&?  
X32C}4-B  
gl{B=NN  
template < typename T > a 7#J2r  
class assignment \'Ssn(s  
  { wN97_Y=`n  
T value; %{!R l@  
public : C&+6>L@  
assignment( const T & v) : value(v) {} Fv8f+)k)Z~  
template < typename T2 > /7D<'MF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,\YAnKn6_  
} ; P(,?#+]-  
w##^}nHOR  
nirDMw[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 1vnYogL   
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment , sjh^-;  
thc <xxRP  
_Mk7U@j+9  
*27*>W1  
  class holder :z&7W<  
  { AiP!hw/V$  
public : / vxm"CJR  
template < typename T > os4{0Mxu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u5B:^.:p  
  { dtZE67KS  
  return assignment < T > (t); 4;<ut$G  
} Dnw|%6Y  
} ; Fh8lmOL;?  
) 1 m">s4  
(W[V? !1  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: DF_X  
lk3=4|?zsE  
  static holder _1; !4(zp;WY^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 o]ePP,  
]fBUT6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #wY0D_3@1  
而不用手动写一个函数对象。 _%/}>L>-`8  
YJ_\Ns+Ow  
zmI]cD@G  
*JX;|S  
四. 问题分析 ICC%,$C~l  
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。 hI},~af  
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。 c!#:E`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5T@aCC@$h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b[I8iSkfi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l(;Kij  
]e'fa/I  
五. 问题1:一致性 JH8}Ru%Z  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `=UWqb(K_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 @-HG`c ct  
pav'1d%  
struct holder mN |r)4{`  
  { x/!5K|c  
  // gNYqAUG5  
  template < typename T > UC HZ2&  
T &   operator ()( const T & r) const 3]RyTQ  
  { +Q$h ]^>~  
  return (T & )r; Wp)*Mbq@  
} TX=yPq  
} ; T4)fOu3]  
nUS| sh  
这样的话assignment也必须相应改动: !3X0FNGq  
D^ Jk@<*  
template < typename Left, typename Right > /FD5 G7ES  
class assignment ?W>qUrZ  
  { qpIC{'A.  
Left l; ntFT>g{B  
Right r; _>+8og/%@  
public : ]hos+;4p  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +{<#(}  
template < typename T2 > ^D%FX!$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ziPR>iz-  
} ; ",6M)3{|c  
#>lG7Ns|4  
同时,holder的operator=也需要改动: '2^7-3_1  
>P6BW  
template < typename T > 7%f&M>/  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L){iA-k;Ec  
  { \K`L3*cBKK  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 5GA C`}}  
} ,R%q}IH#  
 ]^'@ [<  
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。 [e[<p\]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I9h ?;(  
H0m|1 7  
return l(rhs) = r; LUB${0BrA  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 y!tC20Q   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (T`E!A0I\?  
yY?b.ty  
template < typename Tp > Gx`Lks  
class constant_t / 0 O=(  
  { '3zc|eJt&  
  const Tp t; (hiyNMC  
public : <sK4#!K  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >leU:7  
template < typename T > 4=<tWa|@9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1`ayc|9BR  
  { V"c 6Kdtd  
  return t; Z}$TKO*u  
} )W/;=K  
} ; cufH?Xg<  
UMAgA!s  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Zm6{n '  
下面就可以修改holder的operator=了 zR2B- &]H  
Tg!m`9s+  
template < typename T > ~e6Brq  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const QQWadVQo  
  { jv&*uYm  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); KQB3 m"  
} 0c}  }Q  
yKO`rtP  
同时也要修改assignment的operator() +$g}4  
<HbcNE~  
template < typename T2 > ``wSc0\  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } s"t$0cH9  
现在代码看起来就很一致了。 ,l<6GB2\  
'Lu__NfN  
六. 问题2:链式操作 '7XIhN9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 H$y-8-&)  
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`^&9nR  
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。 |JQQU! x  
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。 293M\5:  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H1} RWaJ  
#O+),,WS  
template < typename T > )c `7( nY  
struct result_1 C=eF.FB;'  
  { yu;P +G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ?Y@N`S  
} ; ."9];)2rx  
hEp(A8g)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: rx]  @A  
@)fd}tV  
template < typename T > c@893<_  
struct   ref ,^C--tgZJg  
  { V,cBk  
typedef T & reference; u:=7l  
} ; 3.*8)NW  
template < typename T > 0N $v"uX@  
struct   ref < T &> #w' kV#  
  { g"}%2~Urf  
typedef T & reference; ~{jcH  
} ; c-(UhN3WG  
sVOyT*GY  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S[J}UpV  
B!?%O  
template < typename T > Z'.AAOG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Sy0$z39  
  { eQ]~dA8>  
  return l(t) = r(t); #T'{ n1AI  
} $w`=z<2yo1  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 NU5.o$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @X#F3;  
(&F ,AY3A  
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 }khV'6"'|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ` 2V19 s]  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {+Rog/;S'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 U_I5fK =  
最后的布局是: ^LoUi1j  
                Add v0H@Eg_  
              /   \ #ML%ij 1  
            Divide   5 w=T\3(%j  
            /   \ 9 a!$z!.  
          _1     3 !ug8SAOaz/  
似乎一切都解决了?不。 CTq&-l:f  
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。 i#vYyVr[  
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。 E/|To  
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: !Fd~~v  
$QN"w L||  
template < typename Right > \o*5  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 128EPK  
Right & rt) const P-yjN  
  { =5~jx  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); O;:mCt _H  
} keL&b/@  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qNB<T('  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 "n(hfz0y%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ^ *k?pJ5  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f!Y?S  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ib#KpEk  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? IP xiV]c  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Hq:X{)"  
8lvV4yb  
template < class Action > /Kql>$I  
class picker : public Action E7j(QO f  
  { *\+\5pu0  
public : \XCe22x]  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0l)~i' '  
  // all the operator overloaded [8 ]z|bM  
} ; "l3_=Gua  
i [7\[  
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。 &Cr:6W@A  
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: [B\h$IcRv  
yVU^M?`#  
template < typename Right > 4gI/!,J(b  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ]b2pG'  
  { g:g\>@Umo  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Xv ]W(f1  
} 5d Eh7XL  
(-UYB9s  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o[Q MTP  
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。 44ek IV+?  
_<n~n]%  
template < typename T >   struct picker_maker > kG GR  
  { ^me-[ 5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ugdQAg  
} ; ;#g"(  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > PCHu #5j_a  
  { uw>Ba %5  
typedef picker < T > result; ZQ4p(6a   
} ; !`Fxa4i>  
Ec3}_`  
下面总的结构就有了: ,k +IPkN+  
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。 xK *b1CB  
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。 9&-dTayIz  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 sXLq*b?  
至此链式操作完美实现。 7Haa;2 T'  
BRw .]&/  
u 1J0$  
七. 问题3 MK%9:wZ  
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。 7Od -I*bt  
.[]r}[lU  
template < typename T1, typename T2 > >!eAM )  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9'fQHwsJ  
  { wcrCEX=I>{  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &jS>UsGh  
} nHM~  
3 ]5^r}  
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: R5N%e%[  
[>jbhV'  
template < typename T1, typename T2 > lUOF4U&r  
struct result_2 S] }nm  
  { +%+tr*04O  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 66g9l9wm(  
} ; $njUXSQ;  
4`4kfiS$  
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? ax"+0L {  
这个差事就留给了holder自己。 Y>dF5&(kb  
    H`*LBqDk  
a!zz6/q[  
template < int Order > 1h^:[[!c  
class holder; iowTLq!?  
template <> {j{u6i  
class holder < 1 > "|x^|n8i  
  { OSRp0G20k\  
public : JgxtlYjl  
template < typename T > GB23\Yv  
  struct result_1 K?6jXJseb  
  { f/U`  
  typedef T & result; {0[tNth'h  
} ; qLO4#CKCL6  
template < typename T1, typename T2 > @KXV%a'  
  struct result_2 AiwOc+R  
  { T.])diuvj-  
  typedef T1 & result; zykT*V  
} ; K%,2=.  
template < typename T > 3(="YbZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5[8xV%>;  
  { wy<\Tg^J  
  return (T & )r; h\$$JeSV]  
}  U'k*_g  
template < typename T1, typename T2 > ny]?I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S4Pxc ]!  
  { )cW#Rwu_A4  
  return (T1 & )r1; 4svBzZdr  
} j%Y#(Q>  
} ; "SNn^p59k  
aE Bu *`-j  
template <> T"(&b~m2b4  
class holder < 2 > OstQqV%@  
  { k6;?)~.  
public : C>]0YO k2  
template < typename T > v>6"j1Z  
  struct result_1 ^dI424  
  { `A,-@`p  
  typedef T & result; bc7/V#W  
} ; 'I`&Yo~c9  
template < typename T1, typename T2 > $1SPy|y  
  struct result_2 L s G\OG  
  { d}OTO10  
  typedef T2 & result; l.(v^3:X  
} ; w{{gu1#]G  
template < typename T > m1j*mtu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EHSlK5bD,  
  { mJ<=n?{Z  
  return (T & )r; k}S :RK  
} i9rN9Mq?O  
template < typename T1, typename T2 > :v YYfs&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z/G ev"p  
  { l\f*d6o  
  return (T2 & )r2; y3vdUauOn  
} M+-*QyCFK  
} ; -TLlwxc^%  
bs+f,j-oBN  
pk>^?MO  
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> >。 IWk4&yHUAu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !d'GE`w T  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c& < Fr[AK  
87=&^.~`  
return l(i, j) = r(i, j); O],T,Z?z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) cv8L-Z>x.=  
wDw[RW3  
  return ( int & )i; N[?N5~jG  
  return ( int & )j; GL&y@6  
最后执行i = j; Z~GL5]S  
可见,参数被正确的选择了。 -7SAK1c$  
} j<)L,  
__uA}f Zp  
_,kj:R.  
/pm]BC  
八. 中期总结 CMe 06^U   
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: p}&#jE  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 "<6G6?sz  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 W,D4.w$@'  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ig$(3p  
?llXd4  
i|c'Lbre`  
U1Q:= yD  
rUTcpGH  
r=Gks=NX"  
九. 简化 oL-]3TY~  
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。 Cmu@4j&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iky|Tp  
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: w?3p';C  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 uOKCAqYa  
  +-*/&|^等 60P<4  
2. 返回引用。 "33Fv9C#bK  
  =,各种复合赋值等 ; a/X<  
3. 返回固定类型。 %) /s;Q,  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) t9nqu!);  
4. 原样返回。 [v7F1@6b  
  operator, wrviR  
5. 返回解引用的类型。 Q_1:tW &  
  operator*(单目) m&xW6!x  
6. 返回地址。 ``V" D  
  operator&(单目) WJ$bf(X*  
7. 下表访问返回类型。 i1UiNJh86  
  operator[] Ha(c'\T (\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 dW_KU}  
  operator<<和operator>> d^@dzNv  
I?]ohG K  
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。 @#<D ^"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q`~jw>x  
^pxX]G]  
template < typename Left > 7X`l&7IXP  
struct value_return bW$,?8(  
  { )}g(b=  
template < typename T > *RDn0d[  
  struct result_1 m];]7uB5=  
  { .>q8W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .rO]M:UY  
} ; i% w3/m  
8k2?}/+  
template < typename T1, typename T2 > F7 5#*  
  struct result_2 ?e` ^P   
  { rTM}})81  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; vV6<^ W:9F  
} ; Sw:7pByjI  
} ; &[_g6OL  
Jk&3%^P{m  
neB\q[k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6q*9[<8  
y.anl  
下面我们来剥离functor中的operator() I+BHstF5um  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Bu#E9hJFvA  
UGD2  
return l(t) op r(t) Z"Zmo>cV4  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <x@}01 ~  
return op l(t) YO#M/%^j  
return op l(t1, t2) =w;F<M|Y  
return l(t) op :Uz|3gq  
return l(t1, t2) op gRrL[z  
return l(t)[r(t)] |^0XYBxQ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] H]P. x!I  
J cPtwa;q@  
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: *,3SGcYdJj  
单目: return f(l(t), r(t)); 1Y/s%L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3%l*N&gsg:  
双目: return f(l(t)); 2n3W=dF  
return f(l(t1, t2)); @"hb) 8ng  
下面就是f的实现,以operator/为例 C.~,qmOP  
1cxrH+N  
struct meta_divide N+++4;  
  { 'GB. UKlR  
template < typename T1, typename T2 > 7_%"BVb"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]*v dSr-J  
  { ,3?Q(=j  
  return t1 / t2; $g/SWq  
} ~kQA7;`j$  
} ; AZ0;3<FfLp  
wr5AG<%(  
这个工作可以让宏来做: {F3xJ[  
4 K!JQ|9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ r) HHwh{9  
template < typename T1, typename T2 > \ !HrKXy 0{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l9}3XI.=  
以后可以直接用 q'|rgT  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pczug-nB  
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 >CrA;\l  
(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。。。) +Fuqch jq  
"|Xk2U  
@*OZx9  
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 YwteZSbp6M  
fhar&\;S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K!:azP,bZ  
class unary_op : public Rettype IzsphBI  
  { s8wmCzB~  
    Left l; 7{e% u#  
public : 9bP^`\K[N  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} W"zab  
;-9=RI0  
template < typename T > 5Y.vJz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ugo.@   
      { 3x5JFM  
      return FuncType::execute(l(t)); 87Oad@FOr  
    } +g` 'J$  
v 0 }@  
    template < typename T1, typename T2 > ?!9 )q.bW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  `dFq:8v  
      { ;gBRCZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .$Ik`[+Z  
    } \]&#%6|V  
} ; AmaT0tzJC  
|zR8rqBX;  
MNC*Glj=  
同样还可以申明一个binary_op x$IX5:E#e  
'$|[R98  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &{>cZh}\  
class binary_op : public Rettype S'A>2>  
  { Qj,]N@7  
    Left l; 7N-w eX  
Right r; f#?fxUH~  
public : e?opkq\f  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o=21|z  
 TR<<+  
template < typename T > ,=tD8@a<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dik:4;  
      { l7W 6qNB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); G]fRk^~  
    } Gs9:6  
o>/YAX:.!T  
    template < typename T1, typename T2 > 'f[T&o&L/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rn{iaM2Y<  
      { sA'6ty  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )6+eNsxMlC  
    } 11<Qxu$rL  
} ; /h*>P:i].  
4T!+D  
et,f_fd7v  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Hz.(qW">5*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 31rx-D8o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) um4yF*3b9  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ytz)d/3T  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qxFB%KqU  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 #;%JT   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c3:,Ab|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 7Garnd b  
下面是修改过的unary_op LM7$}#$R  
^1Zeb$Nw'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > QAvir%Y9Q  
class unary_op qQ"Fv|]~>  
  { jFA{+Yr1  
Left l; t?9v^vFR  
  $:  ]o]a  
public : 7b<je=G6PA  
 ))&;}2{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5m9*85Ib  
-C<zF`jO  
template < typename T > [ { bV4  
  struct result_1 du)~kU>l  
  { yi l[gPy4B  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z\HX~*,6  
} ; Gm(b/qDDe  
b@S Cn9  
template < typename T1, typename T2 > Yc,7tUz#  
  struct result_2 #|*F1K  
  { 2Z3('?\z~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; B<~ NS)w  
} ; IRn2 |  
=:/BV=tv  
template < typename T1, typename T2 > G.( mp<-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /\H>y  
  { w9o^s5n  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L+'Fs  
} 7oq[38zB  
(HSgEs1d  
template < typename T > F0:A]`|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # g_Bx  
  { !OT-b>*w  
  return OpClass::execute(lt(t)); BQ @huns3  
} ]ut5S>,"  
Q",0F{'  
} ; (s{RnD  
Oi:<~E[kz.  
j%y$_9a7  
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 Op>%?W8/UF  
好啦,现在才真正完美了。 m+#iR}*1L  
现在在picker里面就可以这么添加了: .N*Pl(<[  
,:`ND28V7  
template < typename Right > F35#dIs`&  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JqMDqPIQ  
  { "h|'}7p  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :_@JA0n  
} i| ZceX/  
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。 x3u4v~ "-  
E=cwq"  
IN,(y aC  
gt/zpiKmV  
9 JWa$iBH@  
十. bind (I@rLvZr{  
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。 V13BB44  
先来分析一下一段例子 NHl|x4Zpw  
bcAvM;  
]r-C1bKD`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ki{3IEOr}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !o>H1#2l  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 iR\Hv'|  
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。 4<x'ocKlD  
我们来写个简单的。 Gdg)9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: '*Almv{  
对于函数对象类的版本: $z$u{  
$ -c!W!H  
template < typename Func > r)T:7zy  
struct functor_trait Iu{kPyx  
  { F|& {Rt  
typedef typename Func::result_type result_type; T2D<UhP  
} ; k64."*X  
对于无参数函数的版本: |TE}`?y[g  
8`b`QtGf  
template < typename Ret > *c)uGz'cD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ]7Fs$y.  
  { gt\MS;jMa  
typedef Ret result_type; ||zb6|7I4  
} ; J|3E-p\o  
对于单参数函数的版本: i%{3W:!4t  
9z I.pv+]  
template < typename Ret, typename V1 > .0G6flD   
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > OgcHS?  
  { j Y6MjZI  
typedef Ret result_type; 5*\\J&H  
} ; A!vCb 8(TX  
对于双参数函数的版本: IG?'zppjd6  
ZvGgmLN  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KvQ,;A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > o&hIHfZri  
  { cE iu)2*e  
typedef Ret result_type; +m}Pmi$  
} ; ?%O3Oi Xz  
等等。。。 Eh| .  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ICB~_O5  
Kd3?I5t  
template < typename Func > I5AO?BzJ  
struct func_return 0e[d=)XG  
  { ^+SkCO  
template < typename T > OquAql:   
  struct result_1 <e%F^#y_  
  { }<jb vCeK  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O|cu.u|  
} ; -S%x wJKM  
h5kPn~  
template < typename T1, typename T2 > m6 s7F/  
  struct result_2 P%Ay3cR+E  
  { OndhLLz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; k#}g,0@  
} ; x\s,= n3z  
} ; Ovw[b2ii  
qP*}.Sqk7  
jy2IZ o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %OcGdbs  
 \4ghYQ:  
template < typename Func, typename aPicker > r C[6lIP  
class binder_1 ;oH ,~|K  
  { kJs^ z  
Func fn; N"[B=fU}  
aPicker pk; HjWq[[Nz  
public : $mA5@O~C5\  
n,M)oo1G  
template < typename T > f!t69nd%L  
  struct result_1 Aw!gSf)  
  { $t rAC@3O@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! o, 5h|\  
} ; io4A>>W==/  
RBGlzk  
template < typename T1, typename T2 > ^a9 oKI9n  
  struct result_2 ]"fsW 9s  
  { ,je`YEC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O,V9R rG  
} ; Q}2[hB  
ekf$dgoR  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $<?X7n^  
Vs 0 SXj  
template < typename T > r;cV&T/?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eQX`,9:5  
  { GSVdb/+  
  return fn(pk(t)); {M~lbU  
} 9|:^k.  
template < typename T1, typename T2 > v1[_}N9f>H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {0jIY  
  { ZKbDp~  
  return fn(pk(t1, t2)); zDBD.5R;  
} o#i ]"  
} ; |DG@ht  
$G?(OWI}l`  
~\_T5/I%  
一目了然不是么? I ,FqN}  
最后实现bind o$bUY7_  
p%RUHN3G[  
Uxl(96  
template < typename Func, typename aPicker > 0-e  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) mA{#]Yvf1  
  { u35q,u=I  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z& 'f/w8  
} @5Qoi~o  
nmE5]Pcg  
2个以上参数的bind可以同理实现。 V,4.$<e  
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。 ;~tsF.=  
!]DuZ=  
十一. phoenix U~QMR-bz  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: :0Te4UE;P7  
D9,! %7i  
for_each(v.begin(), v.end(), Va9q`XbyO  
( Ol cP(  
do_ R7aXR\ R  
[ *wUdC  
  cout << _1 <<   " , " rF8 hr  
] F.KrZ3%4iB  
.while_( -- _1), NNX% Bq  
cout << var( " \n " ) iSd?N}2,I  
) c^-YcGwa  
); 9.8,q  
<9 },M  
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: YC)hX'A\  
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 uX0 Bp8P  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qc-C>Ra  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |Y{PO&-?r  
+u#Sl)F  
twv lQ|  
template < typename Cond, typename Actor > AQn[*  
class do_while 44Qk;8*  
  { $[Q cEk  
Cond cd; [tN` :}?  
Actor act; J{H?xc o  
public : |8;? *s`H  
template < typename T > 8_awMVAy  
  struct result_1 5 ZUy:  
  { X!7Xg  
  typedef int result_type; thQ J(w  
} ; 0%;M VMH  
<[5#c*A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K051usm  
s<#N]mp'   
template < typename T > %%x0w^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i"fCpkAP  
  { R}.3|0  
  do >gGil|I  
    { #rq?f  
  act(t); UC;=)  
  } -PXoMZx%  
  while (cd(t)); jRwa0Px(  
  return   0 ; \3: L Nt  
} s!i:0}U  
} ; (6o:4|xl0  
pNSst_!>  
.CvFE~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?0m?7{  
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。 ^K/G5  
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。 "bi  !=  
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。 `+Xe'ey  
下面就是产生这个functor的类: {[N?+ZJD*L  
pbFYiu+  
AO^]>/7ed  
template < typename Actor > c0SX]4} G  
class do_while_actor %-k(&T3&  
  { Slo9#26  
Actor act; 6g8M7<og9R  
public : ,Z?m`cx  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} S>(z\`1qm  
{dDq*sLf  
template < typename Cond > XS3{R   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )'=V!H#U*  
} ; VmMh+)UZ  
` v>/  
,R8n,az  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x}_rnf_  
最后,是那个do_ U>bP}[&S  
4Sqvhz  
QaIi.* tic  
class do_while_invoker Z0{f  
  { +J%6bn)U  
public : W3"vTZJF  
template < typename Actor > k"0%' Y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ]}_p3W "Y9  
  { @h!U  
  return do_while_actor < Actor > (act); ysL0hwir  
} j-j'phK  
} do_; RFhU#  
gYRqqV  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? MPqY?KF  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 5 Xk~,%-C  
最后来说说怎么处理break和continue |&9tU  
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。 d$4WK)U  
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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