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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :oYz=c  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 zXop@"(e  
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, X#|B*t34  
P0B`H7D  
v/fo`]zP  
TQ{rg2_T  
  class filler Vw^2TRU  
  { T ke3X\|  
public : CWTPf1?eB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} x'4q`xDa  
} ; .d JX,^  
GV+K] KDI  
-|"[S"e  
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: !R;NV|.eI6  
O7M8!3Eqm  
``zgw\f[%  
#GJ{@C3H8Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); z^ai *   
b6mSPH@  
>o]!-46  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 R 2{kS  
95wi~^^  
ji|+E`Nii  
_6tir'z  
二. 战前分析 o4%H/|Oq.  
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。 /e2CB"c   
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 ]tjQy1M  
B#|c$s{  
F1Jd-3ei  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); fAMk<?  
  /* --------------------------------------------- */ X6hp}  
vector < int *> vp( 10 ); Skb d'j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ke*tLnO  
/* --------------------------------------------- */ 6D=9J%;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); u%o]r9xl'  
/* --------------------------------------------- */ d;4LHQ0yU  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tRl01&0S  
  /* --------------------------------------------- */ g+X .8>=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 2ncD,@ij  
/* --------------------------------------------- */ d7f{2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4R(H@p%+r2  
1I=>0 c  
^5MPK@)c,/  
!a.|URa7  
看了之后,我们可以思考一些问题: wjVmK  
1._1, _2是什么? x %hV5KW  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Y-&SZI4H  
2._1 = 1是在做什么? )U?5O$M;lE  
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。 -E$(<Pow~\  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 =T?:b8yV  
R2e":`0I  
*N C9S,eSP  
三. 动工 ]FQO@ y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eTeZ^G  
xy^t_];X  
 1?oX"  
dbE]&w`?d  
template < typename T > K1gZ>FEY|N  
class assignment M2$.Y om[  
  { \~(scz$  
T value; mSg{0_:  
public : }Ai_peO0a  
assignment( const T & v) : value(v) {} uZg[PS=@!X  
template < typename T2 > ~l^Q~W-+  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } BidTrO  
} ; y^*o%2/  
t1Zcr#b>  
~YH'&L.O  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3w>S?"W#  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment kL7n`o  
#Ns]l<  
]UMt  
f*:DH4g }B  
  class holder |h7 d #V>  
  { 0E<xzYo  
public : M zRliH8e  
template < typename T > xk#q_!(j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w|k?2 ?&  
  { ~fht [S?@M  
  return assignment < T > (t); S{0iPdUC  
} PX} ~  
} ; nB &[R  
z>6hK:27  
4GN  
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: #hQ#_7  
NKSK+ll2  
  static holder _1; ;UAi>//#   
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Qvx[F:#Tk  
P4VMGP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )Z"  
而不用手动写一个函数对象。 zUIh^hbFf  
[Zpx :r}  
~0 PR>QJ  
l!d |luqbA  
四. 问题分析 &>xd6-  
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。 (v)/h>vS  
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。 DD?zbN0X  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }g9g]\.!a  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2}BQ=%E!'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 rP7[{'%r  
}#<mK3MBe  
五. 问题1:一致性 nj (\+l5  
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?| C5F=J8pY  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )&") J}@  
-Gyj]v5y`c  
struct holder Cd7imj  
  { n | M~C\*  
  // {tDH !sX  
  template < typename T > \Qgc7ev  
T &   operator ()( const T & r) const ;k=&ZV  
  { c{,VU.5/  
  return (T & )r; Jqp;8DV}  
} v] ?zG&Jh  
} ; "G[yV>pxv  
[Nw%fuB  
这样的话assignment也必须相应改动: wyi%!H  
E5+-N  
template < typename Left, typename Right > j(>~:9I`  
class assignment _no;B_m~  
  { !!\x]$v  
Left l; 8{f~tPY  
Right r; Gm.sl},  
public : hRFm]q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u(Kof'p7  
template < typename T2 > sA|!b.q  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {@7xOOAw  
} ; /)-OK7x  
e a3f`z  
同时,holder的operator=也需要改动: 2gM/".|{  
tYk!Y/O}  
template < typename T > GpZ}xY'|w,  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @4]} J-3  
  { JGRL&MG4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); unB`n'L  
} 579<[[6~d2  
'~\\:37+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 &*YFK/]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )7jJ3G*  
xCYK"v6\  
return l(rhs) = r; 4c'F.0^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 i!i=6m.q7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \5pBK  
TZ+- >CG  
template < typename Tp > =H_vRd  
class constant_t Jmml2?V-c  
  { 3Jh!YzI8  
  const Tp t; l8~s#:v6X  
public : %E k!3t  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Ef]<0Tm]:  
template < typename T > 6.'j \  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bP)( 4+t~  
  { RA$%3L[A!  
  return t; c2RQwtN|  
} xh:A*ZI=7  
} ; dI?x&#(vw  
=3dR-3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *w`_(X f  
下面就可以修改holder的operator=了 s|[CvjL#0  
w\zNn4B})A  
template < typename T > *w OU=1+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const I R|[&}z  
  { HPc~wX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yBl9a-2A  
} [e f&|Pi-  
^iqy|zNtn  
同时也要修改assignment的operator() |*%i]@V=  
+ usB$=kJ  
template < typename T2 > gA:unsI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )&s9QBo{b  
现在代码看起来就很一致了。 I&wJK'GM`  
2)MX<prH  
六. 问题2:链式操作 ?D_^8\R  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E;rS"'D:  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `V2doV)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 qORL 7?{  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Lyq[gQjr  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vI20G89E  
v];P| Fi  
template < typename T > j@s*hZ^J+  
struct result_1 9U4 D$M  
  { g%_ 3  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >K!$@]2F  
} ; T$"sw7<  
d<cqY<y VA  
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: W P9PX  
hYbaVE  
template < typename T > nt_FqUJ  
struct   ref W+I""I*mV  
  { bk|?>yd  
typedef T & reference; !<vy!pXg  
} ; /d*[za'0  
template < typename T > ] B?NDxU  
struct   ref < T &> v|R#[vtFd  
  { 8bdx$,$k  
typedef T & reference; Ei4Iv#Oi`  
} ; (_3QZ  
UB,0c)   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: gE9x+g  
m(w9s;<  
template < typename T > +Kp8X53  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ()W`4p  
  { j;J`P H  
  return l(t) = r(t); 6F_:,b^  
} Zd}12HFq  
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。 &EhOSu  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $/crb8-C  
e^k)756  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 |pZ:5ta#  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ny}_^3  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 :7?n)=Tx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 H5(: 1  
最后的布局是: ](^FGz  
                Add &S39SV  
              /   \ +`7!4gxwK!  
            Divide   5 E> N[  
            /   \ >mj WC) U  
          _1     3 d*dPi^JjC  
似乎一切都解决了?不。 7l4}b^>/`  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 n)PqA*  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 q)3QmA~  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: T>|Y_3YO_a  
OHv4Yy]$B  
template < typename Right > zeD=-3  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const r72zWpF!Ss  
Right & rt) const b%].D(qBy  
  { 7ufTmz#j<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `S A1V),~  
} P2F8[o!<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 _:>t$* _  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 n-{.7  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ?u5jX J0L  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 u%5 ,U-  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 hh[x(O)TC~  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? A{Qo}F<*  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: p]qz+Z/  
!ScEA=  
template < class Action > p }e| E!  
class picker : public Action 1'H!S%fS  
  { QT=i>X  
public : G!Yt.M 0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} M5 P3;  
  // all the operator overloaded  81!gp7c  
} ; +LlAGg]Z  
I#'yy7J  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 DiskGq@T  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: c`/kx  
Mp(;PbVD  
template < typename Right > ';m;K (g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const iO"ZtkeNr  
  { @O|`r(le  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :`c@&WF8  
} f?TS#jG4}  
( j:eky  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  & [ ,*  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 dM-~Qo  
!DD4Bqez  
template < typename T >   struct picker_maker lQv (5hIm  
  { c9djBUAk&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (+}44Ldt  
} ; PbfgWGr  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U?ZWDr"*`w  
  { E)|Bl>  
typedef picker < T > result; fOdX2{7m  
} ; 7d/I"?=|rA  
BY':R-~(  
下面总的结构就有了:  pLM?m  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 nd[Ja_h  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 l5D4 ?`|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 GcG$>&,  
至此链式操作完美实现。 xEv?2n@A  
`NNP}O2  
=}0$|@pl  
七. 问题3 e'p"gX  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &_-3>8gU  
Sbeq%Iwm.  
template < typename T1, typename T2 > CdMV(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x`I"%pG  
  { FD[4?\W]#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 8U n0<+b  
} -C8LM ls  
]]y4$ [|L  
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: `|PhXr  
NN5G '|i  
template < typename T1, typename T2 > 0Hx'C^m72  
struct result_2 _:FD#5BZ1  
  { )P,pW?h$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i(*fv(z  
} ; P<;Puww/  
|XMWi/p  
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? ,!X:wY}dW  
这个差事就留给了holder自己。 ["e;8H[K)%  
    umt`0m. :  
,(]k)ym/  
template < int Order > .KtK<Ps[S  
class holder; wL}X~Xa3i  
template <> ~qX wQ@  
class holder < 1 > )\7Cp-E-W  
  { h,6> ^A  
public : SwaMpNXL  
template < typename T > phB d+zQc  
  struct result_1 m_FTg)_=  
  { 93ggCOaYA  
  typedef T & result; c[$i )\0  
} ; )|#ExyRO  
template < typename T1, typename T2 > cQsSJBZ[v5  
  struct result_2 ]:m4~0^#-(  
  { MP.ye|i4Q  
  typedef T1 & result; Kjpsz];  
} ; l TVz'ys  
template < typename T > D_G]WW8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N34bB>_  
  { d[*NDMO  
  return (T & )r; :&LV^ A  
} "ZA`Lp;%w  
template < typename T1, typename T2 > _ q AT%.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~f( #S*Ic  
  { K)}Vr8,V  
  return (T1 & )r1; # %'%LY=  
} RRzLQ7J  
} ; n57mh5mixM  
B*P;*re  
template <> k(v &+v  
class holder < 2 > s.XxYXR\  
  { ~}SQLYy7Z  
public : Yv2L0bUo:  
template < typename T > >h~>7i(A  
  struct result_1 {hm-0Q  
  { *~w?@,}  
  typedef T & result; ]\]mwvLT  
} ; ymT]ow6C  
template < typename T1, typename T2 > prB:E[1  
  struct result_2 8#4Gs Q"  
  { y)TBg8Q  
  typedef T2 & result; Bo1 t}#7  
} ; ,dF Y]  
template < typename T > xK4E+^ b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |CK/-UG}  
  { k^K%."INn  
  return (T & )r; B B^81{A  
} SRU#Y8Xv|  
template < typename T1, typename T2 > 1v<uA9A%[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W .Al\!Gi  
  { ,mKUCG  
  return (T2 & )r2; gKgdu($NJ  
} R;uP^  
} ; Q8]S6,pt  
RB;2  
75A60Uw  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 pK'D(t  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Ye^xV,U@  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;<%d^   
PWyFys  
return l(i, j) = r(i, j); +eop4 |Z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y+ izC+  
1{ ehnH  
  return ( int & )i; q!q=axfMD  
  return ( int & )j; w(ic$  
最后执行i = j; w;J#+ik  
可见,参数被正确的选择了。 yA`,ns&n  
n@S|^cH  
^ ,[gO#hgz  
};*&;GFe  
$. sTb  
八. 中期总结 52F3r:Rk  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: B74]hgK  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >R.!Qze\G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ): r'IR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor -Byl~n3*D  
7]hRAhJ8I  
g%D.sc)69  
0 4oMgH>Vd  
5p/.( |b,  
5z" X>!?^  
九. 简化 ^Nysx ~6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "tj]mij2)G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :z$+leNH\  
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: 8P&z@E{y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Qr?(2t#  
  +-*/&|^等 0.1?hb|p5T  
2. 返回引用。 6*I=% H|  
  =,各种复合赋值等 t3!~=U  
3. 返回固定类型。 +Lo,*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uiWo<}t}{  
4. 原样返回。 I#W J";kqB  
  operator, VY0-18 o  
5. 返回解引用的类型。 "<"s&ws;k  
  operator*(单目) 4 X0ku]  
6. 返回地址。 b'RBel;W  
  operator&(单目) 0iz\<' p  
7. 下表访问返回类型。 uFOYyrESc  
  operator[] ={{q_G\WD  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4=|oOIhgb  
  operator<<和operator>> yWi?2   
$tK/3  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 W@~a#~1O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <V#]3$(S  
#O7phjzgD  
template < typename Left > @j%7tfW  
struct value_return xI~c~KC  
  { / 6DW+!  
template < typename T > %y)LBSxf  
  struct result_1 n5*m x7  
  { B5]nP .R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $- GwNG  
} ; mf2Qu  
F5\{`  
template < typename T1, typename T2 > ^YEMR C  
  struct result_2 GEki34 n0  
  { i\RB KF  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ZrWA,~;  
} ; MnptC 1N  
} ; yeV|j\TJI.  
A.<M*[{q  
>a: 6umY  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait z~;@Mo"*f  
Q?dzro4C  
下面我们来剥离functor中的operator() "}< baz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: P_M!h~  
 Lvn+EM  
return l(t) op r(t) _,*QJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) M|7{ZE`Y  
return op l(t) OL623jQX  
return op l(t1, t2) O{=@c96rl  
return l(t) op XZ|\|(6Cc  
return l(t1, t2) op {.r9l  
return l(t)[r(t)] ~JOC8dO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8`q"] BQN  
'^.3}N{Fo  
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: oCB#i~|>a  
单目: return f(l(t), r(t)); d ewN\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -nB. .q  
双目: return f(l(t)); gq+#=!(2  
return f(l(t1, t2)); 1xU)nXXb  
下面就是f的实现,以operator/为例 4& 9V  
EL9JM}%0v  
struct meta_divide &"X1w $  
  { ES[]A&tf  
template < typename T1, typename T2 > S2$r 6T  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1( ]{tF  
  { H(Ad"1~.#  
  return t1 / t2; _(KzjOMt  
} KocNJ TB  
} ; fyv S1_  
@Sz7*p  
这个工作可以让宏来做: , L8(Vo`-  
Ewo6Q){X  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /ASpAl[J  
template < typename T1, typename T2 > \ A*? Qm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} };  Kuh)3/7  
以后可以直接用 p[D,.0SuC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l/bZE.GJ  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #M:Vwn JX  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ^~m}(6  
;7g~4Uv4}  
.c_qMTm"  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Q_|Lv&  
.vpx@_;]9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LLwC*)#  
class unary_op : public Rettype v t}A6mF  
  { oF5~|&C  
    Left l; M V~3~h8  
public : xc$jG?83#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wmit>69S  
m?`$NJST  
template < typename T > r7  *'s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Ns_$_  
      { 6$p6dmV|  
      return FuncType::execute(l(t)); Oa7jLz'i  
    } uq@_DPA7  
HQrx9CXE  
    template < typename T1, typename T2 > 7]8apei|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (EOYJHZB!  
      { Gv 6#LcF#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); k)S'@>n{u  
    } [L>AU; :  
} ; /3 d6Og  
?,*KAGg%  
ef -PlGn  
同样还可以申明一个binary_op qjLFgsd  
Ert` ]s~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > DgC;1U'  
class binary_op : public Rettype W/<C$T4  
  { 93y!x}  
    Left l; o,=dm@j  
Right r; I>spJ5ls  
public : )dI  `yf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Y/G~P,9  
n7'X.=o7  
template < typename T > Na_O :\x#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^9oJuT!tu  
      { o$,e#q)8  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); GhY MO6Q4  
    } l%MIna/Tp  
0%]F&|  
    template < typename T1, typename T2 > Z`kI6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }e&Z"H |  
      { .T^e8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); N uq/y=  
    } lag%} ^  
} ; ^es/xt  
X##hSGQM  
/}RW~ax  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 SFa~j)9'n  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p ^Dm w0y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;bes#|^F  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 f;%\4TH?  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! mEDi'!YE"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 @wOX</_g  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yX|0 R H  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) "A,-/~cBV  
下面是修改过的unary_op ^`oyf{w@  
+umVl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > uY Y{M`  
class unary_op 44(l1xEN+  
  { OO`-{HKt  
Left l; ekhx?rz  
  P+[\9Gg  
public : ^%k[YJtB=i  
@If ^5s;z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e-e*%  
`f+l\'.s  
template < typename T > ;]xJC j  
  struct result_1 w-9fskd6e  
  { lq\/E`fc`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; W=@]YI  
} ; QAmb_:^"d  
*&lNzz5&  
template < typename T1, typename T2 > tgB\;nbB  
  struct result_2 t^-yK;`?q:  
  { o$+"{3svw?  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^+zhzfJ  
} ; yUzpl[*e^o  
Foc) u~  
template < typename T1, typename T2 > MC&sM-/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const V8{5 y <Y>  
  { j=~c( B  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ]Uee!-dZ  
} 'CSIC8M<j  
|T@\ -8Ok  
template < typename T > [exIK  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8rx"D`{|  
  { vPA {)l\K  
  return OpClass::execute(lt(t)); yC]X&1,:z  
} l.Qv9Ll|b  
ypK1 sw  
} ; \$] V#@F  
/?wH1 ,  
kLw07&H  
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 W{!GL  
好啦,现在才真正完美了。 N1O.U"L;  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3A(sT}  
rG*Zp7{  
template < typename Right > 1JI\e6]I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const  mOkf   
  { F qW[L>M'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 8I`t`C/4  
} ~\^h;A'3  
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。 Gcs eq  
&>m# "A\^  
I*Q^$YnM  
D+ )R_  
"X }@VT=  
十. bind ]'2;6%. 4  
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。 F.0CJ7s  
先来分析一下一段例子 1k *gbXb  
dMnJ)R  
P~5[.6gW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i]@QxzCSF  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jeM/8~^4-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q8kdX6NMd&  
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。 ?{OB+f}Mo  
我们来写个简单的。 9{;cp?\)M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cCoa3U/  
对于函数对象类的版本: Wx<fD()  
?x|8"*N  
template < typename Func > >+ZG {'!j  
struct functor_trait H~IN<3ko  
  { RiY9[ec2  
typedef typename Func::result_type result_type; x! A.**  
} ; Tjfg[Z/x  
对于无参数函数的版本: '<A:`V9M}v  
ecoi4f  
template < typename Ret > $&@L[[xl  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [=63xPxs.  
  { 5f:Mb|. ?  
typedef Ret result_type; I'_u4  
} ; &3SQVOW ~T  
对于单参数函数的版本: nnV(MB4z1  
l.#iMi(@p~  
template < typename Ret, typename V1 > t_-1sWeA!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cZ@z]LY.g  
  { _\9|acFT2O  
typedef Ret result_type; E0miX)AG  
} ; [84f[`!Ui  
对于双参数函数的版本: m@r+M"!R  
7g}lg8M  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W3XVr&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |6%B2I&c  
  { q"|,HpQ  
typedef Ret result_type; dU7+rc2,CU  
} ; S}/?L m}  
等等。。。 7>Af"1$g  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !ys82  
s)=fs#%  
template < typename Func > s<i& q {r  
struct func_return 'w?*4H  
  { Q -!,yCu  
template < typename T > 2{v$GFc/  
  struct result_1 om`x"x&6  
  { u7_IO  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z'P>sV  
} ; _B@=fY(g!  
ewNzRH,b  
template < typename T1, typename T2 > `aj;FrF  
  struct result_2 1}moT#  
  { =*VKp{5=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _I$\O5  
} ; 3yWu-U \k  
} ; qUH02" z@9  
y;)j  
q~[@(+zP5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5B&#Sh`r  
,t`u3ykh  
template < typename Func, typename aPicker > kZ&|.q1zki  
class binder_1 BO#XQ,  
  { f^P:eBgpx  
Func fn; BT|5"b}  
aPicker pk; n+C]&6-b  
public : ]SqLF!S(=  
3{gD'y4j  
template < typename T > -^C't_Q o  
  struct result_1 Pc+8CuN?  
  { B0_[bQoc1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RTPxAp+\5  
} ; v8 Q/DJ~  
cs'ylGH  
template < typename T1, typename T2 > lzJ[`i.  
  struct result_2 _0~WT  
  { >k:BG{$Kae  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; zh5$$*\  
} ; 2E V M*^A  
aq'd C=y  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} mlIX>ss|7B  
F\' ^DtB  
template < typename T > (AHZmi V  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7+I%0U}m  
  { c6IFt4)g  
  return fn(pk(t)); udRum7XW 3  
} ]:lqbg[J  
template < typename T1, typename T2 > 0FA N9u2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eBZa 9X$  
  { Y,-?oBY  
  return fn(pk(t1, t2)); Jr0D:  
} YeN /J.R  
} ; x"hZOgFZ  
,XD'f  
eY3l^Su1  
一目了然不是么? =5NM =K  
最后实现bind p&B c<+3e  
t;[L-|^  
ye-o'%{  
template < typename Func, typename aPicker > b`x7%?Qn  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Sq9I]A  
  { 'qGKS:8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l?>sLKo9  
} ;aZ$qgN*Y  
R<}WNZl  
2个以上参数的bind可以同理实现。 TW 2OT }  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 zzf;3S?  
]=2wQ8  
十一. phoenix pdcP;.   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Yg 8AMi  
Kjbz\~  
for_each(v.begin(), v.end(), uZsm=('ww  
( 13oR-Stj|  
do_ T6s~f$G  
[ /O"IA4O  
  cout << _1 <<   " , " .C avb  
] yNY *Fl!  
.while_( -- _1), ]~my<3j}or  
cout << var( " \n " ) f wN  
) w7b?ve3-  
); sOc<'):TK  
E?c)WA2iH  
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: s1,kTde  
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 kV@*5yc?R  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 w(w%~;\kLP  
那么我们就照着这个思路来实现吧: EleK*l  
GarPnb  
__U;fH{c  
template < typename Cond, typename Actor > U#oe8(?#  
class do_while ?b',kN,(  
  { JpVV0x/Q/_  
Cond cd; GO@pwq<  
Actor act; K&(}5`H0=  
public : #u8|cs!  
template < typename T > 0- GA,I_  
  struct result_1 gi::?ET/.  
  { v:s.V>{"S  
  typedef int result_type; ?!H <V@a  
} ; Lp\89tB>  
;IhkGPpWP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S5eQHef  
@kR/=EfS  
template < typename T > b*4[)Yg4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hu$]V*rAG  
  { H-%)r&"vn  
  do du2q6"  
    { S5:`fo^5  
  act(t); HR'r~ #j  
  } 6x\+j  
  while (cd(t)); uHdrHP  
  return   0 ; 1gp3A  
} &&e{9{R  
} ; x Z2 }1D  
J~z;sTR  
k[oU}~*U+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \m!swYy  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \LB =_W$  
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。 ~ei\~;n\@  
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。 ?'H);ou-p  
下面就是产生这个functor的类: ZVotIQ/Q'  
ua(y! Im  
>j1\]uo  
template < typename Actor > jyF0asb  
class do_while_actor xw-x<7  
  { gvYib`#  
Actor act; C)> ])'S  
public : }S6Sz&)  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F,#)8>O  
tBe)#-O  
template < typename Cond > Oqzz9+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rkA0v-N6v  
} ; 6L~@jg~0A[  
yTw0\yiO  
+~J?/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,)A^3Q*  
最后,是那个do_ fclmxTy  
Xr~6_N{J  
q4vu r>m6  
class do_while_invoker yEUFK  
  { N$J)Ow  
public : "iE9X.6NMu  
template < typename Actor > LH.. 8nfl  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5,>1rd<B  
  { W#|]m=2W  
  return do_while_actor < Actor > (act); Y?hC/ 6$7  
} Ky`rf}cI>  
} do_; DG1  >T  
=flgKRKk.r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? xd8UdQ, lt  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /zn|?Y[  
最后来说说怎么处理break和continue i%H_ua  
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。 /_E:sI9(  
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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