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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N~; khS]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %}MA5 t]o  
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, >Ug?O~-  
Cxk$"_  
_Sgk^i3v  
Uc_`Eh3y  
  class filler Fy@#r+PgWp  
  { nj^q@h  
public : ccn`f]5w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5m.KtnT)  
} ; .\~P -{Hd  
w$lfR ,  
4nII/cPG  
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: z[\W\g*|ri  
FW)^O%2s  
I0w@S7  
?[ S >&Vq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); vN,}aV2nq  
_A,-[*OKI  
0^y@p&;/.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 $;2eH  
L);||]B  
VyoE5o  
>[XOMKgQ](  
二. 战前分析 co^P7+j  
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。 $]%<r?MUb-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4/2RfDp  
5&HT$"H :  
&AQ;ze  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a(ux?V)E.  
  /* --------------------------------------------- */ %kZ~xbY  
vector < int *> vp( 10 ); l0caP(  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sh !~T<yy  
/* --------------------------------------------- */ W?^8/1U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qXB03}] G  
/* --------------------------------------------- */ ? gA=39[j  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *]m kyAhi  
  /* --------------------------------------------- */ uZ/7t(fy  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); N{^>MRK=5  
/* --------------------------------------------- */ l|vWeBs  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PUE'Rr(Q  
)7I.N]=  
:!I)r$  
JMirz~%ib  
看了之后,我们可以思考一些问题: }+{*, z  
1._1, _2是什么? y '_V/w s  
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。 RD6h=n4B  
2._1 = 1是在做什么? g<2lPH  
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。 r%y;8$/-  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mo|PrLV  
7~kpRa@\P  
5mna7 BCEb  
三. 动工 m0I #  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: -B*<Q[_  
XW UvP  
^<>Jw%H  
iM?I /\  
template < typename T > GP{$v:RG  
class assignment 9{O2B5u1  
  { KH2F#[ !Lw  
T value; Y8J ;+h9  
public : HzD>-f  
assignment( const T & v) : value(v) {} QN5yBa!Wz  
template < typename T2 > Q{qj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iHE0N6%q  
} ; -7-Fd_F8  
BrNG%%n  
[+;FV!M6  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?AV&@EX2C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bmj8WZ  
r^w\9a_  
z-KrQx2  
O)R7t3t  
  class holder y wW-p.  
  { >/TB_ykb  
public : %aj7-K6:t  
template < typename T > gx!*O<|e4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f?=r3/AO  
  { 1z})mfsh  
  return assignment < T > (t); -+3be(u  
} h1^9tz{  
} ; ,+ns {ppn  
;[{:'^n  
9RG\UbX)^|  
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: vp\PYg;x  
! Q|J']|  
  static holder _1; JqI6k6~Q^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 |8&-66pX  
S|K |rDr0n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @9OeC O  
而不用手动写一个函数对象。 fKL'/?LD]  
tA`mD>[  
*.kj]BoO  
>DDQ'W!  
四. 问题分析 !lR0w|  
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。 KWFyw>*)  
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。 ftYR,!&  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b@=z rhQ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 RH!SW2o<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 V/aQ*V{  
H|PrsGW  
五. 问题1:一致性 y#b;uDY  
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?| xGKfej9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b%Wd<N2  
YHs?QsP  
struct holder -M"IVyy@  
  { t{_!Z(Rt5)  
  // "DVt3E  
  template < typename T > 25xcD1*  
T &   operator ()( const T & r) const wn &$C0  
  { HA$Y1}  
  return (T & )r; r#LnDseW  
} HzP.aw4  
} ; 90Xt_$_}s  
CdX`PQ  
这样的话assignment也必须相应改动: >j&1?M2C  
R<Z^L~)  
template < typename Left, typename Right > $Llta,ULE  
class assignment .D+RLO z  
  { /VRUz++K  
Left l; 3H1Pp*PH  
Right r; .|T2\M  
public : ?ouV  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'eqiYY|  
template < typename T2 > i4hJE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } n4^*h4J7  
} ; /wr6\53J  
QZ?d2PC=>?  
同时,holder的operator=也需要改动: `koOp  
|}Q( F+cL  
template < typename T > Af`z/:0<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W&<g} N+  
  { $v FrUv  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {5SfE$r  
} ft{W/ * +_  
a]`itjL^  
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。 /Z:N8e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >Cvjs  
llNXQlP\B  
return l(rhs) = r; 1XG$ z@NN  
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。 /v5qyR7an  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rxQ<4  
ICk(z~D~  
template < typename Tp > WS5A Y @(~  
class constant_t -<6v:Z  
  { ]K7`-p~T  
  const Tp t; x7f:F.  
public : 1:_=g#WH  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} USprsaj  
template < typename T > FS8S68  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 6{Ks`Af  
  { +Z ><  
  return t; Gi*<~`Gr  
} P2On k l  
} ; |H:<:*=6c  
s,w YlVYf!  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9GThyY  
下面就可以修改holder的operator=了 0Su_#".-*  
\4aKLr  
template < typename T > N?$7 Z v[G  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M2dmG<  
  { q?yMa9ZZky  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); WJAYM2 6\  
} (Q'U@{s  
L7m`HVCt&  
同时也要修改assignment的operator() JPLI @zX^  
7ZQ'h3K  
template < typename T2 > c -w0  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 2\5cjdy  
现在代码看起来就很一致了。 n? ]f@OR  
!Vb,zQ  
六. 问题2:链式操作 3EmcYC  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 D{R/#vM jk  
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。 @m?{80;uQ  
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。 >{QdMn  
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。 lcCJ?!lsSW  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6%%PP8.F  
2 % %|fU9  
template < typename T >  [@<G+j  
struct result_1 u%xDsT DP  
  { U%q:^S%#eG  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; LP,9<&"<  
} ; bK<}0Ja[  
v~}5u 5 $O  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: YwXXXh  
N#UXP5C(  
template < typename T > b_vVB`>  
struct   ref P% Q@9kO>  
  { .liyC~YW  
typedef T & reference; qC..\{z  
} ; V}SyD(8~  
template < typename T > Jh?z=JY  
struct   ref < T &> n26>>N  
  { 2A>C+Y[7\  
typedef T & reference; y^G>{?Tha  
} ; o!utZmk$  
6|^0_6_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %9X{{_  
s@s/ '^`  
template < typename T > HUkerV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -E]Sk&4Gj  
  { lBmm(<~Z  
  return l(t) = r(t); U. (Tl>K|0  
} $3 4j6;oN  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 UWw}!1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lbS?/f  
e />:K' {  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 qOi5WX6F/  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  ,gmH2.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 )\0q_a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ec?V[v  
最后的布局是: 88g47>{X  
                Add }/p/pVz  
              /   \ \TUE<<?1s  
            Divide   5 ?+Q$#pb  
            /   \ sB6dp D  
          _1     3 ~:EW>Fq%i  
似乎一切都解决了?不。 ^df x~C  
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。 G?/c/rG  
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。 *NlpotW,f  
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: &6/%k kv  
U CRAw3=  
template < typename Right > _q)!B,y-/N  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k2p'G')H  
Right & rt) const (a }J$:  
  { vbp-`M(  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;v_V+t <$  
} O:^'x*}  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 j#VIHCzlr  
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。 wbi3lH:;  
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。 U^rm: *f  
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。 Sl>>SP  
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。 DjwQ`MA  
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?  M6Pw /S!  
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: 9cfR)*Q  
[@3SfQ  
template < class Action > "OL~ul5  
class picker : public Action X>t3|h  
  { 9P.(^SD][z  
public : RqLNp?V%  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 8QF2^*RZ7z  
  // all the operator overloaded @Tr&`Hi  
} ; M3(k'q7&:  
T4r5s  
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。 NR4Jn?l{  
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: ~+HoSXu@E  
#)] c0]p  
template < typename Right > Uo6(|mm  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const J?%}=_fsa  
  { -=)-sm'  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q8sb n  
} ,[`$JNc  
*vnXlV4L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > xmr|'}Pt[  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 p)3nyN=|_  
#mLuU  
template < typename T >   struct picker_maker ia4k:\  
  { TvQ^DZbe  
typedef picker < constant_t < T >   > result; !;dSC<   
} ; F P@qh  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > \84v-VK  
  { ^u)rB<#BR  
typedef picker < T > result; |s=`w8p  
} ; 8Kk\*8 <  
OCnFEX"  
下面总的结构就有了: 0E6lmz`O  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 kH?#B%N5  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9?EVQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7>n"}8i  
至此链式操作完美实现。 J :S'uxM  
u 9]1X1wV  
 &?+WXL>  
七. 问题3 T2weAk#J  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 D.*>;5:0'  
eko]H!Ov(  
template < typename T1, typename T2 > `#6x=24  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U<Jt50O  
  { Zw$ OKU  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r,xmEj0E  
} G{RTH_p  
Mw^ *yW  
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: M35Ax],:^  
Bo r7]#  
template < typename T1, typename T2 > y3IWfiz>/d  
struct result_2 wsnK3tM7-  
  { 3KcaT5(&  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]sj0~DI*m  
} ; ^o d<JD4  
%8FN0  
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? BQjGv?p0s  
这个差事就留给了holder自己。 "&QH6B1U6H  
    7=k^M, a  
'UfeluMd  
template < int Order > 'MQ%)hipA  
class holder; -BhTkoN)  
template <> Do*n#=  
class holder < 1 > uLVBM]Qj  
  { pn\V+Rg'  
public : #a,9B-X  
template < typename T > NK/4OAt%  
  struct result_1 <DZcra  
  { w>979g  
  typedef T & result; '*R%^RK  
} ; 4%_M27bu[  
template < typename T1, typename T2 >  `w<J25  
  struct result_2 QUOKThY?  
  { \dkOK`)b  
  typedef T1 & result; Gi7RMql6Q  
} ; `# ^0cW  
template < typename T > CAgaEJhX3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kso*}uh0  
  { 8MZ$T3IM  
  return (T & )r; (lWq[0^N  
} PW)aLycPK  
template < typename T1, typename T2 > =~|:t&v=c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x-_vl 9P)  
  { /Ox)|) l  
  return (T1 & )r1; &; >4N"]  
} qO()w   
} ; {-WTV"L5*2  
lhPGE_\  
template <> C1fyV]  
class holder < 2 > li/aN  
  { ^^}Hs-{T  
public : VKrShI  
template < typename T > "JT;gaEm  
  struct result_1 EW(J5/mn  
  { 12( wj6Q  
  typedef T & result; i_l+:/+G+  
} ; M{KW@7j  
template < typename T1, typename T2 > flnVYQe  
  struct result_2 PRr*]$\&Mj  
  { fL6e?\Pw  
  typedef T2 & result; ?[TW<Yx  
} ; U[||~FW'  
template < typename T > FvXqggfGv  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &drFQ|  
  { LWmB, Zf/  
  return (T & )r; KoHGweKl#  
} rt!r2dq"  
template < typename T1, typename T2 > Ai kf|)D[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wda';@y5(  
  { u"+}I,'L  
  return (T2 & )r2; RKuqx:U  
} {o|k.zy  
} ; f/ahwz  
"J19*<~  
, =y#m- 9  
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> >。 {fz$Z!8-  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `W5-.Tv  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h;M3yTM-  
oU+F3b}5p  
return l(i, j) = r(i, j); eegx'VSX4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) EHI'xt  
vsMmCd)7U  
  return ( int & )i;  (^: p  
  return ( int & )j; 2@Lb foA  
最后执行i = j;  y4jU{,  
可见,参数被正确的选择了。 8ws$k\>  
92[a; a  
qL 5>o>J  
v1+U;Th>g  
nWaNT-  
八. 中期总结 gH7z  
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: .SS<MDcqIt  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @x{`\AM|%  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 npH?4S-8G  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor aC^$*qN-)  
~5OL6Bi-q  
1r9f[j~  
-5Utl os  
|b.z*G  
PCE4W^ns  
九. 简化 erFv(eaDK  
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。 `f`TS#V  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 P:{<*`q  
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: Qvqqvk_tv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ` \ZqgX4  
  +-*/&|^等 iHBB,x  
2. 返回引用。 74J@F2g}?  
  =,各种复合赋值等 "/+zMLY  
3. 返回固定类型。 SbT5u3,'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) b2) \ MNH  
4. 原样返回。 K1q+~4>\|  
  operator, PkUd~c  
5. 返回解引用的类型。 IVjU`ij  
  operator*(单目) 7@;">`zvm  
6. 返回地址。 ^mPPyT,(  
  operator&(单目) (03pJV&K  
7. 下表访问返回类型。 8]"(!i_;)  
  operator[] r4{<Z3*N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 |g&ym Fc  
  operator<<和operator>> [EZYsOr.  
%&+59vq   
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。 HuI`#.MpWE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: \8v91g91f  
h*l&RR:i  
template < typename Left > Sycw %k  
struct value_return m $dV<  
  { !m y8AWO'  
template < typename T > !xK=#pa  
  struct result_1 eSy(~Y  
  { [kB `  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5ukp^OxE  
} ; WlVl[/qt  
pGGmA;TC1  
template < typename T1, typename T2 > ?S[Y:<R{:  
  struct result_2 QU5Sy oL[  
  { 1~yZ T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; #1/}3+=5B  
} ; gNj7@bX~  
} ; gS9>N/b|  
!iu5OX7K|  
4< S'  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait VLvS$0(}Z  
\ v2H^j/  
下面我们来剥离functor中的operator() {6,|IGAq V  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LR&_2e^[  
m5c&&v6%"b  
return l(t) op r(t) ^twivNB  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) hv)8K'u  
return op l(t) lP _db&  
return op l(t1, t2) Ngy=!g?Hk=  
return l(t) op ~}ovuf=%  
return l(t1, t2) op m,MSMw1p  
return l(t)[r(t)] dQ:cYNm  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] h#.N3o  
[c&B|h=>  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v}(6 <wnnS  
单目: return f(l(t), r(t)); {7"0,2 Hb?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); t#wmAOW  
双目: return f(l(t)); yI;"9G  
return f(l(t1, t2)); "VUYh$=[  
下面就是f的实现,以operator/为例 [0@`wZ  
@!%n$>p/V  
struct meta_divide !DXNo(:r  
  { 5>_5]t {  
template < typename T1, typename T2 > Frm;Ej3?$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) .qD@ Y3-  
  { p3x?[ Ww  
  return t1 / t2; yi6N-7  
} `wz[='yM  
} ; pmc=NTr&<  
3=.Y,ENM;  
这个工作可以让宏来做: On_@HQ/FI  
B(5c9DI`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]N)DS+V/  
template < typename T1, typename T2 > \ ERMa# L  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Z|m`7xeCy  
以后可以直接用 5Jk<xWKj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p .K*UP  
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 *VeW?mY,P  
(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。。。) |Ul,6K@f"5  
vT{kL  
R)8s  
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 |(R5e  
Zj9c9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C*kK)6v `  
class unary_op : public Rettype Kuw^qX"  
  { 2.I^Xf2  
    Left l; &9[P-w;7u  
public : nD6G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} RYR-K^;R  
y-aRXF=W  
template < typename T > W<b-r^9?s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]ya; v '  
      { d5m`Bm-{  
      return FuncType::execute(l(t)); %j,iAUE<  
    } ^rAa"p9  
+OaUP*\Dd  
    template < typename T1, typename T2 > '?5j[:QY@  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,J =P,](  
      { hwnJE958L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); YlK7;yrq(  
    } ]7GlO9  
} ; F iAY\4  
n> w`26MMp  
cNK)5- U  
同样还可以申明一个binary_op nhT(P`6  
9.OA, 6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]/2T\w.<  
class binary_op : public Rettype @r7:NU}  
  { hUpnI@  
    Left l; c/3$AUsuO  
Right r; ;/O#4]2*  
public : lx0 ~>K]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rxZi8w>}  
qv2!grp]*W  
template < typename T > ~qVz)<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2?7(A  
      { M!m?#xz'c  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); t;qP']2  
    } U]6&b  
&m^@9E)S/  
    template < typename T1, typename T2 > P7 yq^|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } (FPV*mS  
      { ub:ly0;t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D)$8 W[  
    } Kyg=$^{>G  
} ; VDF)zA1V  
Bik*b)9y2  
PH3 >9/H  
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 ,?cH"@ RJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zl/< w(f_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *<4Em{rZ5  
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。 %ati7{2!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! rVSZ.+n  
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。。。 *#U+qgA;`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 pV[''  
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) c "= N  
下面是修改过的unary_op d=O3YNM:v  
;^){|9@  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )Di \_/G  
class unary_op L5fuM]G`  
  { kyw/LE3$-  
Left l; A#h/B+  
  |AhF7Mj*  
public : Z?NW1m()F  
I~* ? d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ( <*e  
El2e~l9  
template < typename T > M" lg%j  
  struct result_1 3.Gj4/f  
  { m6mwyom.  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; l{c]p-  
} ; Q_*_?yf  
JnD {J`:  
template < typename T1, typename T2 > 0?7XtC P<  
  struct result_2 /4=-b_2Y~  
  { )j6eE+gF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; u#W5`sl  
} ; BUUf;Vv  
0m[dP  
template < typename T1, typename T2 > RKd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ydl jw  
  { 4kp im  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?{o/I\\  
} [~5p>'  
maMHZ\ Q  
template < typename T > {hSGv   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nR \'[~+  
  { ${~|+zdB  
  return OpClass::execute(lt(t)); Itm8b4e9;  
} ,7]k fB  
4}v@C|.p  
} ; 5`^o1nGO'  
{mYP<NBT  
[c K^+s)N  
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 *#>F.#9  
好啦,现在才真正完美了。 c"YXxA J  
现在在picker里面就可以这么添加了: I"L;L?\S  
$X`y%*<<v  
template < typename Right > CF y}r(q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $KV&\Q3\0  
  { <x%M3BTx  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); P=AS>N^yaL  
} O[~x_xeW  
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。 2)iD4G`  
uE_c4Hp  
jX=lAs~6  
@ $cUNvI  
AH7L.L+$M  
十. bind .;/L2Jv  
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。 S^RUw  
先来分析一下一段例子 qG8s;_G  
r >{G`de4  
0V,Nv9!S  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )yee2(S  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Y,z??bm~J  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 MKGS`X]<J  
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。 ={(j`VSUX0  
我们来写个简单的。 TT!ET<ciN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *}b]rjsj  
对于函数对象类的版本: hP?fMW$V  
 {E9v`u\  
template < typename Func > ~9pM%N V  
struct functor_trait l?N`{ ,1^  
  { >.9eBz@  
typedef typename Func::result_type result_type; _v5t<_^N  
} ; sOFa!bdPW  
对于无参数函数的版本: JXQPT  
,+/zH'U}  
template < typename Ret > ;|ub!z9GG  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >G)qns9  
  { dT@UK^\  
typedef Ret result_type; _]#klL  
} ; =6nD0i 9+  
对于单参数函数的版本: 8m=Z|"H@  
u4'z$>B  
template < typename Ret, typename V1 > O??vm?eo  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'E]A.3-Mt  
  { Ng<1Sd|MV  
typedef Ret result_type; ~&G4)AM  
} ; g#^|oYuH6  
对于双参数函数的版本: /F[+13C  
tn<6:@T  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > M8W#io  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > j\)H  
  { DQ!J!ltQ  
typedef Ret result_type; 3><u*0qe%I  
} ; 9w ~cvlv[  
等等。。。 I=dGq;Jaz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?qHF}k|  
eMMx8E)B  
template < typename Func > pu;3nUH  
struct func_return 9Ld9N;rWm#  
  { <bmLy_":  
template < typename T > hq_~^/v\  
  struct result_1 )@7DsV/M  
  { ija: H'j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; OD9 yxN>P  
} ; I@Z)<5Zf  
90:K#nW;  
template < typename T1, typename T2 > tm)*2lH6  
  struct result_2 ~t/JCxa  
  { Hhv$4;&X  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q^Tis>*u6  
} ; -WR}m6yMr  
} ; Lyoor1   
QXQ  
Bku' H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hw,^G5m  
>]$aoA#  
template < typename Func, typename aPicker > (Pi-uL<[a  
class binder_1 =I4.Gf"~f  
  { Q_P5MLU>  
Func fn; L7q |^`  
aPicker pk; }5gr5g\OtP  
public : _vrWj<wyf  
w=J4zkWk  
template < typename T > T%I&txl  
  struct result_1 RsSXhPk?  
  { MV936  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I-:` cON=G  
} ; Vewzo1G2  
d'zT:g  
template < typename T1, typename T2 > 9N Le&o  
  struct result_2 l]5%  
  { |-kEGLH[*V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jxY-u+B  
} ; b7$}JCn  
m^tNqJs8  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :,F=w0O  
)SiY(8y  
template < typename T > 1D1b"o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RO oE%%8I  
  { 0n5UKtB  
  return fn(pk(t)); @>O&Cpt  
} v]bAWo  
template < typename T1, typename T2 > YFx=b!/ s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :XS"# ^aJ  
  { Dd/}Ya(Gi  
  return fn(pk(t1, t2)); \Hum}0[  
} z\}!RBOq  
} ; { /<4'B  
_T~H[&Hl  
=lrN'$z?%  
一目了然不是么? 8XbR  
最后实现bind 2LhE]O(_"  
JuJ5qIal  
N$Hqa^!'T  
template < typename Func, typename aPicker > && C~@WY,r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) wItzcY1m  
  { iQqbzOY  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O,9X8$5H-a  
} >eo8  
jOl1_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 NgxO&Zp  
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。 RndOm.TE  
qJMp1DC  
十一. phoenix `u=<c  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g{a d0.y,  
{Gkn_h-^  
for_each(v.begin(), v.end(), &7F&}7*c  
( \X opU"  
do_ z(UX't (q  
[ P1QB`&8F  
  cout << _1 <<   " , " eCL?mhK  
] 2{};6{yz  
.while_( -- _1), ayH>XwY6  
cout << var( " \n " ) y''V"Be  
) <4NQL*|>  
); ZOHRUm  
yS"0/Rm}  
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: '%O\E{h  
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 & =sayP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 !:J< pWN"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: `q1}6U/k  
?M<|r11}  
uN&M\(  
template < typename Cond, typename Actor > +-k`x0v  
class do_while Ap,q `S  
  { K!b>TICa:  
Cond cd; ]}_,U!`8  
Actor act; "0Y&~q[=  
public : PDZ)*$EE  
template < typename T > g{&PrE'e9  
  struct result_1 QQ|9>QP  
  { ;S =e%:zb  
  typedef int result_type; A'v[SUW'm  
} ; _Fvsi3d/  
XAlD ww  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ndt8=6p  
e)og4  
template < typename T > % NwoU%q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ug `   
  { %J3lK]bv(  
  do ?(M\:`G'  
    { [M2Dy{dh  
  act(t); Ua!Odju*w  
  } F13%)G(  
  while (cd(t)); U#l.E 1Z  
  return   0 ; ceI [hM  
} 0Cv4/Ar(  
} ; 4w2L?PDMi  
EkV!hqs*  
l?N`V2SuR  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o}W7.7^2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 @@xF#3   
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 `}n0=E  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /3;=xZq  
下面就是产生这个functor的类: 'jwTGT5x  
XAGiu;<,=  
_"`/^L`Q?  
template < typename Actor > P:vX }V |[  
class do_while_actor k.ww-nH  
  { j[BgP\&,  
Actor act; !-@SS>  
public : wf^cyCR0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r6/<&1[  
s UvKA0  
template < typename Cond > ,7/\&X<`B  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 4v i B=>  
} ; T)*l' g'  
uFa-QG^Y{  
|HT)/UZ|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 KN|'|2/|  
最后,是那个do_ 9yp^zL  
EzwF`3RjK  
fG^7@J w:G  
class do_while_invoker I[vME"  
  { 7jD@Gp`" 3  
public : F\l!A'Q+t  
template < typename Actor > ZlUFJ*pk  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I\)N\mov e  
  { +# A|Zp<  
  return do_while_actor < Actor > (act); jh-kCF  
} FxMMxY,*%  
} do_; S:DcfR=a  
+ 4++Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? d u _O}x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 vHoT@E#}'  
最后来说说怎么处理break和continue ([ E#zrz%  
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。 4_Tb)?L+:  
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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