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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda N:y3tpG  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 wM;9plYlw0  
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, 3PEv.hGx  
poqx O  
Jz!8Xg%a  
9W{=6D86e  
  class filler T{iv4`'  
  { EEaf/D/jt  
public : 2B# ]z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,4-)  e  
} ; C#< :x!  
XZv(B^  
~7W?W<  
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: IQS:tL/  
N%A[}Y0;MW  
\V|\u=@H  
_d'x6$Jg  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .]qj];m  
$f-f0t'  
B?nQUIb:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 L>Y>b4oy3  
O/9dPod  
t&SC>8M<  
4*4s{twG  
二. 战前分析 ;R E|9GR  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0@yHT-Dy  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 DAG2pc8zA  
?=B$-)/  
C|"h]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gp:,DC?(  
  /* --------------------------------------------- */ 4ey m$UWw  
vector < int *> vp( 10 ); ;[]{O5TB  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); :!M/9D*}0  
/* --------------------------------------------- */ t%e}'?#^  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 2<Tbd"x?  
/* --------------------------------------------- */ coHzbD~#H  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )v-sde\  
  /* --------------------------------------------- */ +-=w`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I_('Mr)  
/* --------------------------------------------- */ 1f]04TI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); x1\,WOrmK  
Fg)Iw<7_2  
M1^?_;B  
92F (Sl  
看了之后,我们可以思考一些问题: OAMsqeWYA  
1._1, _2是什么? ,~-"EQT  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 8F(lW)An  
2._1 = 1是在做什么? ,BCtNt(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 /R&!92I0*  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 y#5xS  
#Mt'y8|}$  
ugEh}3  
三. 动工 bwG2=  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^[no Gjy  
84UH& b'n  
\`\& G-\  
+_tK \MN  
template < typename T > $R3]y9`?  
class assignment |1zoT|}q  
  { `Ym7XF&  
T value; epsh&)5a*  
public : Q# w`ZQX3  
assignment( const T & v) : value(v) {} _-$"F>  
template < typename T2 > |*5Kfxq  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?(el6J}  
} ; %|$h<~  
B] dvX  
tCAh?nR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6 eqxwj{S[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment f"zXiUV  
&v7$*n27  
cXiNO ke&  
:?%$={m  
  class holder Hn5:*;N  
  { ]a )o@FI  
public : +jePp_3$O  
template < typename T > v1Tla]d  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const > 4>!zZ  
  { ld8E!t[  
  return assignment < T > (t); S>isWte  
} !63p?Q=  
} ; 7U> Xi'?  
tLXwszR0r  
;uj&j1  
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: QFMR~6 ?  
F!*u}8/_!  
  static holder _1; >58N P1[k  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 j+He8w-4  
<rZ( B>$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); K' xN>qc  
而不用手动写一个函数对象。 9P;}P! W  
S)T]>Ash  
{  O+d7,C  
#nV F.  
四. 问题分析 u`I&&  
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。 ;i*<HNQ  
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。 | +osEHC  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 "]\sw"zO?  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U5N/'p%)<  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 e&WlJ  
]v&)mK]n=o  
五. 问题1:一致性 \vj<9ke&  
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?| #zflU99d  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 F !DDlYUz.  
]hNio6CVm  
struct holder (}ObX!,  
  { Y5nj _xQJL  
  // Y 3W_Z  
  template < typename T > &)[?D<  
T &   operator ()( const T & r) const N>kY$*  
  { 1h uU7xuf  
  return (T & )r; THC7e>P4  
} G`H4#@]  
} ; ] TY$  
{j$:9  H  
这样的话assignment也必须相应改动: 0LEJnl  
72uARF  
template < typename Left, typename Right > iI T7pq1  
class assignment RCM;k;@8V  
  { 1vKAJ<4W  
Left l; FXMrD,qVg  
Right r; Qh*"B  
public : ZfMDyS$.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} MIa#\tJj  
template < typename T2 > {k BHZ$/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j#:IG/)GL  
} ; 7A6Qrfw  
(QS4<J"  
同时,holder的operator=也需要改动: AA=zDB<N  
wq K:=  
template < typename T > L=g(w$H  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const W:5uoO]=<  
  { HRQ3v`P.  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G8bc\]  
} {}gx;v)  
'W'['TV  
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。 9)P-<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :wWPEhK  
u={A4A#  
return l(rhs) = r; \! `k:lusa  
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。 @8\7H'K"\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: MZJ@qIg[Y  
v_U+wga  
template < typename Tp > i2bkgyzB.  
class constant_t 'uy\vR&Pz  
  { ?2d! ^!9  
  const Tp t; Z`jc*jgy  
public : :Vdo.uUa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} % YgGw:wZ  
template < typename T > :pz`bFJk  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const N{b ;kiZq  
  { |q+3X)Y  
  return t; hIBW$  
} 8d|/^U.w~V  
} ; wE*o1.  
9NXL8QmC8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2TQyQ%  
下面就可以修改holder的operator=了 :8( "n1^  
`^d[$IbDW  
template < typename T > hCpX# rg?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const nDG41)|  
  { W20qn>{z  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Qqm$Jl!  
} 9:\#GOg  
@wVq%GG}  
同时也要修改assignment的operator() P5?M"j0/^  
B}?$kp  
template < typename T2 > 0NB5YQ8_]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5vP=Wf cW  
现在代码看起来就很一致了。 d ,"L8  
G~. bi<(v  
六. 问题2:链式操作 fx74h{3u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 c]Z@L~WW  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 4Su|aWL-  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 K U;d[Z@g  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 V1l9T_;f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct K>a@AXC  
bM@8[&t a  
template < typename T > xZ\`f-zL  
struct result_1 w?JRY  
  { \I-bZ|^  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n0 q$/Y.  
} ; Jxo#sV-  
zWA~0l.2  
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: l|jb}9(J  
i3dV2^O  
template < typename T > v)c[-:"z  
struct   ref ]y kMh  
  { =w,cdU*  
typedef T & reference; ^X\{MW'>4  
} ; 1b` `y  
template < typename T > d,V]j-  
struct   ref < T &> W{!Slf  
  { gH u!~l  
typedef T & reference; Au"7w=G`f  
} ; k$d+w][  
(@(rz/H  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: LX%UkfA9  
^630%YO  
template < typename T > (?ofL|Cg(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const e$Npo<u  
  { vyhxS.[9  
  return l(t) = r(t); 9{- Sa  
} 8GKqPS+  
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。 o0B3G  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [j;#w,Wb  
7dh--.i  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }"\jB  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &Jf67\N  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 \L5h&  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 XEpwk,8*g  
最后的布局是: n38l!m(.  
                Add 6Gj69Lr  
              /   \ 0s2@z5bfX  
            Divide   5 _ry7 [/)  
            /   \ &60#y4  
          _1     3 .>^iU}  
似乎一切都解决了?不。 /4{.J=R}  
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。 -;s-*$I  
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。 ^2<nn op  
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: R![)B97^  
{)y8Y9G  
template < typename Right > F#>^S9Gml  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {!av3Pz\  
Right & rt) const =JDa[_lpN  
  { sqjv3=}  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ,0fYB*jk  
} :/6gGU>pu  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 dt1,! sHn  
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。 )K>2  
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。 yS"; q  
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。 |)pgUI2O[  
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。 "v[?`<53^l  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? fs3jPHZJ#  
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: }DzN-g<K  
1 GB  
template < class Action > \EC7*a0  
class picker : public Action ;sZHE &+  
  { mEVne.D  
public : <uL0 M`u3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R)u ${  
  // all the operator overloaded >=!$(JgX  
} ; @;P\`[(*  
3`^NaQ  
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。 ;Y"*Z2U  
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: f%ynod8  
<f/wWu}  
template < typename Right > n%%u0a %  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const FZJyqqA$_  
  { 38HnW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6JZ$; x{j  
} <CM}g4Y  
<cx,Z5W  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .:?cU#.  
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。 6H:'_|G  
rxM)SC;P  
template < typename T >   struct picker_maker ^[u*m%UB  
  { B>{\qj)%  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ;=oGg%@aP  
} ; KRN{Ath.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 2Hj;o  
  { ?:1)=I<A4  
typedef picker < T > result; ]Yd7  
} ; d*(wU>J '  
\[5mBuk  
下面总的结构就有了: +/Vi"  
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。 >x 6$F*:W}  
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。 K" U!SWv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 a8[Q1Fa4|  
至此链式操作完美实现。 DUOSL  
TU,k( `tn<  
=S|^pN  
七. 问题3 $KGpcl  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 mzoNXf:x  
/c9%|<O%  
template < typename T1, typename T2 > 1WbawiG}  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J"W+9sI0  
  { #{L !o5  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R$xkcg2(  
} {V*OYYI`R  
Vo-]&u&cr  
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: 4}t&AW4  
v*.#LJEm  
template < typename T1, typename T2 > 2`]_c=  
struct result_2 Qx%]u8s  
  { z,#3YC{'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Me|+)}'p5h  
} ; i@|.1dWh  
xgQ]#{ tG  
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? |Sf` Cs  
这个差事就留给了holder自己。 ko<iG]Dv'  
    -ip fGb  
i <%  
template < int Order > O&c~7tM%  
class holder; Y =BXV7\  
template <> %M_5C4&6  
class holder < 1 > B,dHhwO*l  
  { +iL,8eW  
public : p<9e5`& I  
template < typename T > d PfD Pb  
  struct result_1 _-.~>C  
  { raPUx_$PH  
  typedef T & result; 9&t!U+  
} ; ;"@FLq(n  
template < typename T1, typename T2 > H%\\-Z$#  
  struct result_2 D@yuldx'/  
  { 6qgII~F'  
  typedef T1 & result; ^-'t`mRl]d  
} ; ->S6S_H/+&  
template < typename T > ^M Zdht   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9+sOSz~ P  
  { nPj/C7j  
  return (T & )r; LpJ_HU7@lk  
} 0- 'f1 1S  
template < typename T1, typename T2 > ,B<Tt|'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &3;yho8v@  
  { G$buZspL'd  
  return (T1 & )r1; 389puDjy  
} `*1059   
} ; vs )1Rm  
@Fl&@ $  
template <> cKj6tT"=O  
class holder < 2 > [Bz'c1  
  { uPtHCP6  
public : UkY `&&ic  
template < typename T > &xwAE*}  
  struct result_1 =k(~PB^>  
  { W2a9P_  
  typedef T & result; u/h!i@_w[  
} ; jKcnZu  
template < typename T1, typename T2 > 2Rp'ju~O)/  
  struct result_2 K)!?np{km  
  { #^bkM)pc  
  typedef T2 & result; Kb#}f/  
} ; 3GSoHsNk  
template < typename T > Ye8&cZ*.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const sDH|k@K  
  { ')ErXLP_  
  return (T & )r; &dV|~xA6N  
} mmVx',k  
template < typename T1, typename T2 > z <"7vR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h4GR:`  
  { 2Q,8@2w;  
  return (T2 & )r2; :K3nJ1G&  
} ?CQ\9 4kO  
} ; E!4Qc+.   
Q1Jkt  
:q2tda  
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> >。 ,cvLvN8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gJy Ft8Z<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: QPH2TXw  
M-2:$;D  
return l(i, j) = r(i, j); "$Wi SR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =9 TAs? =  
*yv@-lP5s  
  return ( int & )i; ]x hmM1$  
  return ( int & )j; 2wWL]`(E  
最后执行i = j; z:aT5D  
可见,参数被正确的选择了。 s68EzFS  
.~4>5W"u  
`O5kI#m)L*  
TXi$Q%0W  
*XmOWV2Y_  
八. 中期总结 R0y@#}JH  
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: 0 mWfR8h0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ] =jnt  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3:rH1vG.m  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j/bebR}X  
sBuVm<H  
g#V3u=I8~  
d0b--v/  
b&g9A{t  
$ ;/Ny)"  
九. 简化 G6zFCgFJ^y  
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。 gz[Ng> D+  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 V 'Gi2gNaP  
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: E( M\U5o:  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [H#I:d-+\  
  +-*/&|^等 xa#:oKF3  
2. 返回引用。 _c|>m4+X  
  =,各种复合赋值等 7cn"@h rJ  
3. 返回固定类型。 ;<#fZ0(l;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) hGH{Xp[mW  
4. 原样返回。 S{Au%Rs  
  operator, G:.Nq,513  
5. 返回解引用的类型。 S\Qh#y FT  
  operator*(单目) Uq/(xh,t5  
6. 返回地址。 }[PbA4l.g  
  operator&(单目) gU/\'~HG  
7. 下表访问返回类型。 V|{ )P@Q  
  operator[] #kX=$Bzk  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 joifIp_  
  operator<<和operator>> =MG  
)\uy 0+b  
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。 5cP]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P _t8=d  
o><~.T=d&  
template < typename Left > _c%]RE  
struct value_return  UJoWTx  
  { c?d+>5"VX  
template < typename T > 4i[3|hv'  
  struct result_1 +I2P{7  
  { pM\)f  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; B4&@PX"'>,  
} ; IgC)YIhd  
4(&00#Yxg2  
template < typename T1, typename T2 > =[`wyQe`_  
  struct result_2 U;KHF{Vm  
  { j2#Vdw|j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qo.~5   
} ; 6(oGU4  
} ; h GS";g[?  
KbH#g>.oB  
[kFX>G4  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ~sAINV>A  
mn" a$  
下面我们来剥离functor中的operator() ;4F[*VF!w  
首先operator里面的代码全是下面的形式: <HG~#oBRq  
Y_%\kM?7  
return l(t) op r(t) AY0o0\6cw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) "[H9)aAj7  
return op l(t) sb(,w  
return op l(t1, t2) " %|CD"@  
return l(t) op {Y'DUt5j  
return l(t1, t2) op RgQ\Cs24Q  
return l(t)[r(t)] Yq/|zTe{  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M.d{:&@`%  
622mNY  
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: ms ;RJT2O'  
单目: return f(l(t), r(t)); 3Du&KZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); u!nt0hS  
双目: return f(l(t)); I_#)>%H  
return f(l(t1, t2)); xzMa[D4(  
下面就是f的实现,以operator/为例 `X^ 4~6/q  
[fR<#1Z  
struct meta_divide *D;B%j^;  
  { Ec0Ee0%A]  
template < typename T1, typename T2 > \I,<G7!0  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Qkqn~>  
  { zv#i\8h^p  
  return t1 / t2; 3 %dbfT j  
} d&?B/E^  
} ; /R k5n  
3Luv$6  
这个工作可以让宏来做: :":W(O  
OU9=O>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :!tQqy2  
template < typename T1, typename T2 > \ 5 qG7LO.  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X/i8$yqv  
以后可以直接用 :n'QN Gj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,)GCg@7B  
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 YQ37P?u@  
(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。。。) Rl3KE)<  
V%y kHo  
LAf!y"A#  
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 9S6vU7W  
Fw"~f5O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s/sH",  
class unary_op : public Rettype LC[, K  
  { M?$-u  
    Left l; HE+VanY![  
public : c!Pi)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} p$[*GXR4  
6/@ cP/  
template < typename T > +-ieaF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [(ty{  
      { uaJ5'*  
      return FuncType::execute(l(t)); A7|"0*62  
    } pb E`Eq  
S*#y7YKI  
    template < typename T1, typename T2 > |nD2k,S<?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `2S{.s  
      { fhfdNmtR)I  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fU)hn  
    } Cn28&$:J  
} ; L<8y5B~W  
e|MyA?`  
e>z7?"N  
同样还可以申明一个binary_op \3)%p('  
A%+~   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >t*zY~R.  
class binary_op : public Rettype 7qW:^2y  
  { Sk;IAp#X9  
    Left l; i7fpl  
Right r; b>2u>4  
public : V!},a@>p  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'd6hQ4Vw4  
k,?Y`s  
template < typename T > =$BgIt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tvb hWYe  
      { *~&W?i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'a"<uk3DT  
    } ZQ20IY|,  
-'q=oTZ  
    template < typename T1, typename T2 > m"x~Fjvd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9=< Z>  
      { 'R=o,=  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); E>'pMw  
    } NoYu"57\  
} ; zo\Xu oZ  
?LNwr[C0  
?;{A@icr  
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 4F:RLj9P!  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 L</"m[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) gXw\_ue<  
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。 }#E4t3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! u5R^++  
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。。。 j/Bzbjq"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2d3wQ)2  
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) SxH}/I|W  
下面是修改过的unary_op ,#WXAA mm  
3 !}'A  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !%@n067  
class unary_op bJBx~  
  { 3`e1:`Hu  
Left l; IRS^F;)  
  }qlz^s  
public : =e._b 7P  
YKM(qh2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} {L4^IKI  
xc*ys-Nv  
template < typename T > s#qq% @  
  struct result_1 :'!?dszS  
  { cL1cBWd  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2RE }l=h5  
} ; le[5a=e(  
t}oxHEa V  
template < typename T1, typename T2 > eq4<   
  struct result_2 e|4jT7L}  
  { hF2 G{{8A  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; UoKBcarm  
} ; vNtbb]')m  
+ZZiZ&y  
template < typename T1, typename T2 > ZcdS?Z2k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3G>E>yJ  
  { ^WD [>E~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); =3J~ Fk  
} BO[A1'>  
uox;PDK  
template < typename T > qrOTb9&y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {'}Ofj   
  { :YV!;dKJ  
  return OpClass::execute(lt(t)); xHL{3^  
} +zw<iB)J  
=8J\;h  
} ; hQet?*diU  
D l"y|  
qK#* UR0%  
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 .#Sd|C]R7  
好啦,现在才真正完美了。 8;Pdd1GyUL  
现在在picker里面就可以这么添加了: (ZI&'"H  
I'yhxymZ;  
template < typename Right > 74[}AA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a\MU5%}\  
  { 8?)Da&+f  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 68_UQ.  
} )0'O!O  
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。 om/gk4S2  
U>I#f  
je{5iIr3/  
#pVk%5N  
|6;.C1\,  
十. bind Q;^([39DI  
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。 y-Ol1R3:c#  
先来分析一下一段例子 hZJ Nh,,w  
/3c1{%B\  
^#Z(&/5f0  
int foo( int x, int y) { return x - y;} C<7J5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ! TRiFD  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 % -SP  
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。 ~&q e"0  
我们来写个简单的。 I7Eg$J&  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: M1g|m|H7  
对于函数对象类的版本: --/  .  
P]x@h  
template < typename Func > O;zW'*c+  
struct functor_trait T-x`ut7c  
  { qxrOfsh  
typedef typename Func::result_type result_type; S_WY91r  
} ; oC?b]tzj  
对于无参数函数的版本: sy#Gb#=#  
yqYX<<!V  
template < typename Ret > RoiMvrJQP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =kCpCpET  
  { 9\n}!{@i  
typedef Ret result_type; 8uu:e<PLv  
} ; >\i{,F=U7  
对于单参数函数的版本: 0- #ct1-  
{C6Yr9  
template < typename Ret, typename V1 > [AGm%o=)  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > REsThB  
  { " DFg"  
typedef Ret result_type; fklM Yu4:n  
} ; [n^___7  
对于双参数函数的版本: npe*A  
cCeD3CuRA%  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ov+qYBuFw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > mR{0*<  
  { k |Lm;g  
typedef Ret result_type; c8Opc"UE  
} ; {B}0LJIpL  
等等。。。 Ay_<?F+&  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ,L^L uw'7  
QJTC@o  
template < typename Func > Zsuh8t   
struct func_return pp-Ur?PM  
  { 'nLv0.7*  
template < typename T > Ga h e-%J  
  struct result_1 Kfr?sX  
  { E }yxF .  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q\/|nZO4  
} ; 9QYU J  
$ OR>JnV  
template < typename T1, typename T2 > LRI_s>7  
  struct result_2 uu/M XID  
  { Y#m0/1-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KOxD%bX_  
} ; OGVhb>LO1  
} ; T]myhNk  
o4J K$%  
-OHG1"/  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /U`"|3  
?|L)!LYx  
template < typename Func, typename aPicker > .xD-eWw3R  
class binder_1 ;F:(5GBi  
  { TwkzX|  
Func fn; 5_O.p3$tV  
aPicker pk; eu4x{NmQ  
public : hN}X11  
&sKYO<6K }  
template < typename T > '=ZE*nGC  
  struct result_1 v#X? KqD  
  { sM4wh_lO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9}\T?6?8pX  
} ; 6lhVwgy3A  
"-Ns1A8  
template < typename T1, typename T2 > J>'o,"D  
  struct result_2 H Ow][}M_w  
  { [Cs2H8=#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #8RQ7|7b|  
} ; &@Q3CCDS  
f+1]#"9i|  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} V*AG0@& !  
uaGg8  
template < typename T > JrQN-e!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |fA[s7)  
  { Gq{v)iN  
  return fn(pk(t)); ^NCH)zK]v  
} -{w&ya4X  
template < typename T1, typename T2 > k-89(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uarb [4OZ  
  { WFB2Ub7  
  return fn(pk(t1, t2)); *0iP*j/]  
}  qV}zV\Nz  
} ; l|&nGCW  
L.GpQJ8u  
_A,m@BCz  
一目了然不是么? YF"D;.  
最后实现bind *<UQ/)\  
A ssf f;  
|hpm|eZG"h  
template < typename Func, typename aPicker > "&r1&StO  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o1Xk\R{  
  { m$o|s1t  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hsl8@=_ B  
} _ 9k^Hd[L$  
W$3p,VTMmB  
2个以上参数的bind可以同理实现。 \<P W_'6  
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。 6^zv:C%  
LJiMtqg  
十一. phoenix )O }x&@Q  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Gzs x0%`)  
'`RCN k5l  
for_each(v.begin(), v.end(), v-l):TL+=  
( :?S2s Ne2  
do_ 2"mO"2d%  
[ /0r2v/0  
  cout << _1 <<   " , "  RFZrcM  
] Q~]R#S  
.while_( -- _1), 9xSAWKr,l  
cout << var( " \n " ) 5~sJ$5<,  
) 'UB<;6wy  
); mr/^lnO  
1xx-}AIH#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T.{I~_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor tVe*J@i\$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,:#prT[P"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: K.cNx  
<1@_MY o  
& IDF9B  
template < typename Cond, typename Actor > D~1nh%x_  
class do_while ;Y~;G7  
  { 2D-*Z=5^  
Cond cd; 0]WM:6 h  
Actor act; R#r?<Ofw4  
public : P2oR C3~  
template < typename T > )kkO:j  
  struct result_1 fg,~[%1  
  { -1< }_*  
  typedef int result_type; R~tv?hP  
} ; UyJ5}fBJ  
jR48 .W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _2TIan}  
ZSbD4 |_  
template < typename T > TX*P*-'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8n'C@#{WV  
  { >i0FGmxH  
  do f2d"b+H#  
    { F"bbU/5  
  act(t); ./6L&?*`~;  
  } ")LF;e  
  while (cd(t)); W0?yPP=.  
  return   0 ; J%}}( G~  
} {o]OxqE@  
} ; nmgW>U0jZh  
YZoH{p9f  
FV^kOz  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  e%qMrR  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 doe[f_\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 bg$e80  
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。 ;%%=G;b9  
下面就是产生这个functor的类: 8RocObY_W  
!|`YNsR  
=GLsoc-b  
template < typename Actor > `yVJ `} hm  
class do_while_actor |d Soq~Vz  
  { i %z}8GIt'  
Actor act; AQFx>:in  
public : 2S/^"IM["  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x^SE>dy ?z  
!,1~:*:  
template < typename Cond > iBc( @EJ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q_W NN/w  
} ; 8..itty  
=g&0CFF<  
IP~g7`Y  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l,d8% \  
最后,是那个do_ 7g=Ze~aq  
?n_Y _)9  
VR_1cwKBM  
class do_while_invoker *EDzj&  
  { @c&)K^v8  
public : %i^%D  
template < typename Actor > htkyywv  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const MLp5Y\8*  
  { CE?R/uNo{  
  return do_while_actor < Actor > (act); [,fMh $t  
} "r|O /   
} do_; Et7AAV*8g  
SR\#>Qwx_  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {^ N = hI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 QALMF rWH  
最后来说说怎么处理break和continue air{1="<-  
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。 +]AE}UXZoh  
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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