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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda paUlp7x  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }U=|{@%  
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,  q$$:<*Uy  
e>-a\g  
fX,L;Se"  
6B)3SC  
  class filler 7gR8Wr ^  
  { =(f+geA"hm  
public : J`T1 88  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (~~*PT-  
} ; =X(8 [ e  
=v4;t'_^  
qW57h8M  
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: K|-?1)Um  
pSQ)DqW  
biCX: m+_?  
3Zm'09A-.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -_bHLoI  
h&3*O[`  
Ex'6 WN~kD  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gO*:< B g  
v$R+5_@[l  
FhZ^/= As  
as1ZLfN.  
二. 战前分析 (nk)'ur.  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 D-7PO3F:F  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 *xEcX6ZHX  
SbNs#  
6&o9mc\I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "HRoS#|\  
  /* --------------------------------------------- */ uqy b  
vector < int *> vp( 10 ); OW (45  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Ih*}1D)7  
/* --------------------------------------------- */ ;$|[z<1RdW  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); wN[mU  
/* --------------------------------------------- */ ;2||g8'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -c-#1_X5  
  /* --------------------------------------------- */ '-s Ai  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); En:.U9?X  
/* --------------------------------------------- */ gC81ICM  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \ltA&}!  
~$1Zw&X  
{shf\pm!o  
X<\y%2B|l  
看了之后,我们可以思考一些问题: 4\)"Ih  
1._1, _2是什么? `T H0*:aI  
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。 Wq_#46P-  
2._1 = 1是在做什么? Y6T1_XG  
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。 yUb$EMo \  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ?@U7tNI  
MHN?ZHC)  
XeD9RMT  
三. 动工 q2* G86  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^qL2Q*  
jseyT#2  
! 6kLL  
:DP%>H|  
template < typename T > B3V:?#  
class assignment <qD/ #$   
  { J:  
T value; 0GR\iw$[J  
public : o9dqHm  
assignment( const T & v) : value(v) {} (?SK< 4!  
template < typename T2 > !r:X`~\a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } t.sbfLu  
} ; =`f6@4H  
jk-hIl&  
]C |Zs=5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ng]jpdeA  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MWv_BXQ  
6LUO  
ueO&%  
{C>.fg%t  
  class holder 7Y$#* 7  
  { W2L:  
public : w%=GdA=  
template < typename T > TrxZS_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const <3dmY=  
  { i6R2R8  
  return assignment < T > (t); e0O2 >w  
} Z% 3]  
} ; Ekx3GM_]  
J/3qJst  
ZMmaM "9  
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: l[=7<F  
K31G>k@  
  static holder _1; FLI\SF<  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 L,*KgLG  
z;:c_y!f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }q1@[ aE  
而不用手动写一个函数对象。 3L$_OXx  
-%]O-'  
%(a<(3r  
%{\|/#>:  
四. 问题分析 k0IW,z%  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 l6Hu(.Ls;j  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +g_+JLQ  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;D^%)v /i  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V5y8VT=I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 hC ^|  
1iq,Gd-G.  
五. 问题1:一致性 o:kiIZ]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ~F8M_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `IQ01FuP  
-"qw5Y_oF?  
struct holder {6%vmMbJ  
  { Fj\}&H*+  
  // YUo{e=m|  
  template < typename T > 7a_pO1MBL  
T &   operator ()( const T & r) const uP<w rlW  
  { 5urM,1SQ@  
  return (T & )r; wjk-$p  
} (4_7ICFI  
} ; )3<|<jwcx  
!'>(r K$  
这样的话assignment也必须相应改动: 4`lt 4L  
&V7@ TZ  
template < typename Left, typename Right > }} cz95  
class assignment &V5[Zj|]  
  { f}q4~NPn-  
Left l; ,]?Xf >  
Right r; =[%ge{,t  
public : :USN`"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1@Dp<Q  
template < typename T2 > 3V:{_~~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 44 bTx y  
} ; j .Ro(0%  
OjxaA[$  
同时,holder的operator=也需要改动: 2XhtK  
(9:MIP  
template < typename T > 6@pP aq6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Rd6? ,  
  { J2cqnwUV  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8hWB TUN  
} } DY{>D>  
USz |Rh  
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。 ;xFx%^M}br  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 n>]`8+a~%X  
"&jA CI  
return l(rhs) = r; ~l$u~:4Ob  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1e`/N+6u  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x`8rR;N!  
L/Cp\|~ O  
template < typename Tp > g_lj/u]P  
class constant_t n1OxT"tD  
  { PI{;3X}9$,  
  const Tp t; 6<sd6SM  
public : PW(4-H  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 1iWo* +5  
template < typename T >  W7I.S5  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const o>rsk 6lNi  
  { :3`6P:^  
  return t; q$)$?"  
} +We_[Re`<  
} ; 0TA{E-A   
D BDHe-1[+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 *0>![v  
下面就可以修改holder的operator=了 ^Rr0)4ns  
Pw`26mB   
template < typename T > +_Nr a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ,ra!O=d~0  
  { S a5+_TW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 4yhan/zA  
} ^LfN6{  
O~t]:p9_  
同时也要修改assignment的operator() 4]L5%=atn  
N@D]Q&;+(T  
template < typename T2 > d-e6hI4b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b-pZrnZ!  
现在代码看起来就很一致了。 '6l4MR$j&m  
R=uzm=&nR  
六. 问题2:链式操作 $4K( AEt[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /Q h  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 C9^[A4O@X!  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 #+)AIf  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 I&9_F% rX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct "YU<CO;4VV  
 8bQ\7jb  
template < typename T > "`P/j+-rt  
struct result_1 `#O%ZZ+  
  { ML6Y_|6 |  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O$QtZE61  
} ; U5X\RXy~  
*1F DK{  
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: j`JY3RDD  
W;~ f865  
template < typename T > (S1c6~  
struct   ref %@/"BF;r  
  { v&t~0jX,  
typedef T & reference; Hc?8Q\O:  
} ; RbPD3& .  
template < typename T > Q]j [+e  
struct   ref < T &> f4A;v|5_  
  { =l6aSr  
typedef T & reference; cj ?aCVa  
} ; V<X[>C'  
l-;u*JA  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: eqvbDva^  
8 MIn~  
template < typename T > uw'>tb@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >< <(6  
  { >*DR>U  
  return l(t) = r(t); RmF,x9  
} }xZR`xP(  
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。 +NML>g#F~z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 e/+_tC$@p@  
Z>=IP-,>  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1'.SHY|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sVdn>$KXk  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 MBy0Ky  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 L=`QF'Im  
最后的布局是: *nb `DR  
                Add Ir%L%MuR]  
              /   \ |'mwr!  
            Divide   5 UC3&:aQ!  
            /   \ ,4kly_$BH  
          _1     3 c6v@6jzx0Y  
似乎一切都解决了?不。 &(M][Uo{|'  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 tK@|sZ>3\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _=,\uIrk  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ,1xX`:  
=;9 %Q{  
template < typename Right > Hzm<KQ g  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?D 8<}~Do  
Right & rt) const 3y&N}'R(F  
  { n7Em t$Hi>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); GnAG'.t-Z  
} }XmrfegF  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 2o8:[3C5  
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。 >"LHr&;m&h  
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。 WBb@\|V|  
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。 tX'`4!{@+  
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。 a1^CpeG~  
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? 4XL$I*;4  
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: zL8Z8eh">  
G =`-w  
template < class Action > k2bjBAT  
class picker : public Action n $Nw/Vm  
  { e"=/zZH3  
public : %"<|u)E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} E[Xqyp!<  
  // all the operator overloaded p\;\hHai  
} ; ++9?LH4S4  
DIsK+1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 qV;E% XkkS  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: =sm<B^yj  
X`/GiYTu  
template < typename Right > #@pgB:~lB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &Hz{   
  { dh9Qo4-{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *lZ;kW(}p  
} ^pB}eh.@U  
[j3-a4W u  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Za[ ?CA  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 0o2*X|i(  
"Wz8f  
template < typename T >   struct picker_maker n>t&l8g%g  
  { tLH:'"{zx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m!22tpb  
} ; RB\ Hl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > K#"J8h;x  
  { <K g=?wb  
typedef picker < T > result; <v=$A]K  
} ; G3.*fSY$.<  
`i!BXOOV{  
下面总的结构就有了: DB~3(r?K  
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。 +N6IdDN3  
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。 $ol]G`+  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 _+sb~  
至此链式操作完美实现。 eeVDU$*e=  
/gX=79  
[c^!;YBp)  
七. 问题3 0sMNp  
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。 RGu`Jk  
]!c59%f=  
template < typename T1, typename T2 > r5RUgt  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |~K 5]  
  { "*U0xnI  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); hqXp>.W  
} &nV/XLpG  
lQS(\}N  
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: |?cL>]t  
~mF^t7n]  
template < typename T1, typename T2 > 3# g"Z7/  
struct result_2 D%`O.2T Y|  
  { !1b}M/Wx  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; [X9T$7q#  
} ; TdU'L:<4l  
c>|1%}"?  
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? opXxtYC@  
这个差事就留给了holder自己。 40e(p/Qka  
    bmOK 8  
f};RtRo2  
template < int Order > o5@d1A  
class holder; Z bW!c1s{  
template <> 4Wd H!z  
class holder < 1 > JRw<v4pZ  
  { Ao )\/AR'  
public : QkFB \v  
template < typename T > sH'IA~7   
  struct result_1 =ea'G>;[H  
  { oSf6J:?*e  
  typedef T & result; N&uRL_X .  
} ; BS.5g<E2q  
template < typename T1, typename T2 > `<3%`4z/  
  struct result_2 >]L\Bw  
  { C3K":JB  
  typedef T1 & result; :' =le*h  
} ; dEhFuNO<2  
template < typename T > .9u0WP95  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n #l~B@  
  { Bq5-L}z  
  return (T & )r; dO1h1yJJ  
} SHc?C&^S  
template < typename T1, typename T2 > f`s.|99Y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const aMJW__,  
  { 1gA^Qv~?  
  return (T1 & )r1; XtZeT~/7RT  
} qEvbKy}  
} ; |2Y/l~  
MpVZL29)  
template <> A-eRL`  
class holder < 2 > !X5LgMw^;  
  { aBd>.]l?  
public : u}">b+{!  
template < typename T > H %Dcp#k  
  struct result_1 4Uk\hgT0  
  { z j F'CY  
  typedef T & result; wX4gyr  
} ; +h)1NX;o1  
template < typename T1, typename T2 > /u&7!>,  
  struct result_2 0;L.h|R T(  
  { BM o2t'L  
  typedef T2 & result; :anR/  
} ; $qR<_6j  
template < typename T > Z?<&@YQS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kz"QS.${  
  { czLY+I;V3  
  return (T & )r; 2M>`W5  
} ]Pl Ly:(  
template < typename T1, typename T2 > NI:3hfs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const YO9ofT  
  { FfC\uuRe  
  return (T2 & )r2; 6zp]SPY  
} IvX+yU  
} ; ~_F<"40  
eMLcm ZJR  
}0C v J4  
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> >。 hRNnj  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: =3Ohy,5L  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -uN M_|MO  
O9*l6^Scw  
return l(i, j) = r(i, j); sE])EwZ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 1d!TU=*  
".{'h  
  return ( int & )i; oO^=%Mc(  
  return ( int & )j; (j-_iOQ]i+  
最后执行i = j; '-BD.^!!  
可见,参数被正确的选择了。 Eq=j+ch7  
2@!B;6*8q  
48,uO !  
-cWGF  
!A:d9 k  
八. 中期总结 iOtf7.@  
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: }Oq P`B  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P& h]uNu  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Q0%s|8Jc  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor HPX JRQBE  
I uC7Hx`z  
cR=o!2O  
&a+=@Z)kf  
B"rO  
!-m 'diE  
九. 简化 & h\!#X0  
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。 *mz-g7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ( e#f  
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: LMNmG]#!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 P VSz%"  
  +-*/&|^等 b"nD5r  
2. 返回引用。 }LY)FT4n  
  =,各种复合赋值等 txiX1o!/L  
3. 返回固定类型。  Cwl:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) &Z(6i}f,Gp  
4. 原样返回。 t[/APm-k~>  
  operator, RgVnx]IF  
5. 返回解引用的类型。 A*{CT>  
  operator*(单目) +`ug?`_  
6. 返回地址。 hGcu(kAC,  
  operator&(单目) 9TZ6c  
7. 下表访问返回类型。 w8bvqTQ  
  operator[] r&_e3#]*  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (K('@W%\?  
  operator<<和operator>> /z )Nz2W  
{(l,Uhxl""  
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。 GHO6$iM)[  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <cFj-Ys(T  
(3Z;c_N  
template < typename Left > !xU[BCbfYV  
struct value_return 7b7WQ7u  
  { !8YA1 o  
template < typename T > >=86*U~  
  struct result_1 +(Jh$b_  
  { VNs3.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ;?y~ h$  
} ; #itZ~tol  
}tQ^ch;Q  
template < typename T1, typename T2 > _:%i6c*"  
  struct result_2 ]!uId#OH  
  { aoBiN_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; !AG {`[b  
} ; .vie#,la  
} ; A6 RwLX  
)SJ"IY\P  
z0UtKE^b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait i]Bu7Fuu  
F_0@S h"  
下面我们来剥离functor中的operator() AwZz}J+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ph)>;jU  
ZFX6 iAxd  
return l(t) op r(t) e>P>DmlW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *-S?bv,T'  
return op l(t) TkVqv v  
return op l(t1, t2) $}fY B/  
return l(t) op mNsd&Rk'  
return l(t1, t2) op aMGyV"6(-6  
return l(t)[r(t)] F\jawoO9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 0 Bk-)z|V  
viJP6fh  
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: Yy;BJ_  
单目: return f(l(t), r(t)); S%e)br}  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); m ?*h\NaB  
双目: return f(l(t)); xUTTRJ(\  
return f(l(t1, t2)); -`NzBuV$2,  
下面就是f的实现,以operator/为例 4(,M&NC  
&A=c[pc  
struct meta_divide P&yB(M-z  
  { 'hFL`F*  
template < typename T1, typename T2 >  ?<T=g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /!N=@z)  
  { LQR^lD+_=  
  return t1 / t2; =&<d4'(Qk  
} x<7?  
} ; Ko)f:=Qo  
7EVB|gTp  
这个工作可以让宏来做: s~ou$!|  
6  $`l  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ErgWsAw-  
template < typename T1, typename T2 > \ sLWVgD  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; HA[7)T N1E  
以后可以直接用 (/E@.z[1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0\, !  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 4K 8(H9(  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) XM#nb$gl  
]^Xj!01~  
=MvB9gx@r  
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 "x nULQK  
2XEE/]^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > li{!Jp5]1b  
class unary_op : public Rettype C{+JrHV%h  
  { Ug384RzHN  
    Left l; %m|1LI(  
public : QMy1!:Z&!  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [7NO !^  
:98:U~ d1  
template < typename T > 6Kw?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xSDTO$U8%  
      { Xtloyph  
      return FuncType::execute(l(t)); 4dm0:, G  
    } ~,Yd.?.TI  
IfT: 9 &  
    template < typename T1, typename T2 > Q3Y(K\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dkqyn"^  
      { +DO<M1uE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); \#IKirf?  
    } C XNYWx  
} ; -w f>N:  
Z{/GT7 /  
8n:N#4Dh^  
同样还可以申明一个binary_op p/G9P +?  
5m;BL+>YE  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KUpj.[5 qo  
class binary_op : public Rettype g9=_^^Tg  
  { L$rr:^J  
    Left l; RS@[ +!:t  
Right r; $sUn'62JlU  
public : F)Z9Qlo  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} YQWq*o^:  
,6o tm  
template < typename T > @sW!g;\T  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "rfBYl`  
      { <;uM/vS i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ; .b^&h  
    } &aa3BgxyE  
{;6a_L@q;|  
    template < typename T1, typename T2 > ;}M&fXFp"|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z[0/x.pp$  
      { +n$ruoRJh  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LFr$h`_D5  
    } 9M ;Y$Z  
} ; AX{7].)F  
U9*< dR  
o wI:Qs_/4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |68u4zK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z@ `u$D$n  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) EWY'E;0@5  
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。 ZE= Yn~XM  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P,(_y8  
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。。。 g++-v HD  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EEo I|  
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) %|1s9?h7\  
下面是修改过的unary_op id" l"  
M%RH4%NZ0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &pR 8sySu  
class unary_op _Vf>>tuW  
  { #?,"/Btq  
Left l; >YsM'.EFD  
  7\ZSXQy1W  
public : g_A#WQyh\'  
2m} bddS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} I?Z"YR+MQ  
MOay^{u  
template < typename T > NFC/4  
  struct result_1 x34GRe!!  
  { B|8|f(tsSa  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HL dHyK/S  
} ; nJ/}b/A{  
FMhuCl2  
template < typename T1, typename T2 > MmePhHf  
  struct result_2 z-:>[Sn  
  { &49WfctT  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $DtUTh3)  
} ; .p?SPR  
qQ6@43TC  
template < typename T1, typename T2 > cSNeWJKA6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4i5b.b U$  
  { @1<VvW=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0\s&;@xKk  
} |[>yJXxEL@  
da_0{;wR  
template < typename T > }B!io-}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const m(^N8k1K;  
  { %iJ}H6m  
  return OpClass::execute(lt(t));  ls7P$qq  
} %o{IQ4Lz#  
^HtB!Xc  
} ; Pl-9FLJ  
"WO0 rh`  
)C mHC3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]0MuXiR  
好啦,现在才真正完美了。 Z",2db  
现在在picker里面就可以这么添加了: DsD? &:  
0IP0z il  
template < typename Right > ?Zk;NL9  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @*- 6DG-f  
  { ):}A Quy]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); uPxjW"M+  
} DL,]iJm  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 &\Lu}t7Ru  
ZLPj1L  
8G9( )UF.  
%+<1X?;,Fq  
B7YE+  
十. bind & 9 c^9<F  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 065=I+Vo  
先来分析一下一段例子 x5Fo?E  
zA:q/i  
<[K)PI  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m|t\w|B2  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N:S2X+}(  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 P=\Hi.]%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 gW9`k,U  
我们来写个简单的。 R,=8)OI2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: rKd|s7l  
对于函数对象类的版本: mZmEE2h  
bNiJ"k<pN  
template < typename Func > r4fg!]J ;  
struct functor_trait )0"T?Ivp]  
  { =6i+K.}e  
typedef typename Func::result_type result_type; o^//|]H3Y  
} ; F- u"zox  
对于无参数函数的版本: 0vBQzM Q  
H*P+>j&  
template < typename Ret > >l/pwb@  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 6A}tA$*s7  
  { t)g %9 k^  
typedef Ret result_type; `PvS+>q  
} ; n%i L+I  
对于单参数函数的版本: 64`l?F  
|"9vq<`  
template < typename Ret, typename V1 > B., BP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > s0/m qZ]s  
  { LU`)  
typedef Ret result_type; Fp [49  
} ; ]gm3|-EiY  
对于双参数函数的版本: q5@Nd3~h  
51H6 W/$  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > aNQ(xiskb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r KdsVW  
  { |$ZS26aYw}  
typedef Ret result_type; ZM <UiN  
} ; qt/6o|V  
等等。。。 PMW@xk^<Y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rOO10g  
bFlI:R&<  
template < typename Func > a|#pl!  
struct func_return 1 XJZuv,T:  
  { [7[Qw]J  
template < typename T > [KbLEMrPba  
  struct result_1 NWQ7%~#k*  
  { ~ b66 ;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qLc&.O.=  
} ; BI<9xl]a  
ko'V8r `V  
template < typename T1, typename T2 > !M9mX%UQ  
  struct result_2  w}t}Sh  
  { m qUDve(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !dcvG9JZ  
} ; |ITb1O`_P  
} ; @~N"MsF3  
-f1}N|hy  
;X0uA?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8x7TK2r  
LTH, a?lD  
template < typename Func, typename aPicker > X*d!A >s  
class binder_1 Aw4)=-LKO  
  { x_?K6[G&}  
Func fn; oWi#?'  
aPicker pk; WX_g  
public : S1'?"zAmd  
CRrEs 18;#  
template < typename T > IB 4L(n1  
  struct result_1 1p&=tN  
  { =?wDQ:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QR8]d1+GV  
} ; ,@ f|t&  
W$J.B!O  
template < typename T1, typename T2 > h^`@%g9 S  
  struct result_2 MBKF8b'k  
  { kApDD[ N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /Dt:4{aTOC  
} ; ui|6ih$+  
_4#7 ?p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} uGW#z_{(n  
B> \q!dX3  
template < typename T > eWD!/yr|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]gv3|W  
  { O*,O]Q  
  return fn(pk(t)); KZ^>_K&  
} wc"~8Ah  
template < typename T1, typename T2 > qf<o"B|_9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2e3AmR@*  
  { Qm"~XP  
  return fn(pk(t1, t2)); <@+L^Ps~z  
} NE) w$>0M  
} ; xCT2FvX6  
d/$e#8  
sE|8a  
一目了然不是么? Q^l!cL| {  
最后实现bind Ah5o>ZtcO  
_,UYbD\[J}  
6U%d3"T  
template < typename Func, typename aPicker > [)I W9E v  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) FB>P39u  
  { cd=H4:<T5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p?P.BU\CR  
} m6 xbO  
UCFFF%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ';D>Z ?l  
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。 l ^}5PHLd  
K>XZrt  
十一. phoenix J#iuF'%Ds  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EUH9R8)  
w Bm4~ ~_  
for_each(v.begin(), v.end(), p}wysVB  
( Lk^bzW>f  
do_ Tkp"mT v?<  
[ 4mX]JH`UTe  
  cout << _1 <<   " , " wnLpf  
] }v_|N"@  
.while_( -- _1), 8(S|=cR  
cout << var( " \n " ) 0D  `9  
) 4Sdj#w  
); n%~r^ C_  
$ >].;y?$  
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: UX|3LpFX&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 t0P_$+w.>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Y(K`3? A  
那么我们就照着这个思路来实现吧: |N 2r?b/g  
>Kl_948  
<&)zT#"  
template < typename Cond, typename Actor > Pmr'W\aIR  
class do_while '9<8<d7?  
  { 4U'sBaY!K  
Cond cd; ATmyoN2@>  
Actor act; ,5 3`t  
public : B/3xV:Gy  
template < typename T > ]lE5^<<  
  struct result_1 uOKdb6]r6  
  { 1UB.2}/:  
  typedef int result_type; `G*fx=N  
} ; MD,BGO?C  
9j5Z!Vsy  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5,|{|/  
?"?AH/ED  
template < typename T > 'C:i5?zh(q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Rx.5;2m  
  { c5i7mx:.  
  do #X'su`+  
    { jr-9KxE  
  act(t); 37M,Os1(  
  } SVV-zz]3M  
  while (cd(t)); mfDt_Iq  
  return   0 ; |^F$Ta  
} j*1MnP3/8Y  
} ; u'Hh||La"  
X~\O]  
N1vA>(2A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ^EmePkPI  
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。 iT{[zLz>1  
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。 I;, n|o  
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。 8S[bt@v  
下面就是产生这个functor的类: u`!Dp$P  
o{mVXidE  
#D >:'ezm  
template < typename Actor > #}tdA( -  
class do_while_actor dWhqu68_  
  { hOdU%  
Actor act; 2G3Hi;q18  
public : ^R7X!tOq4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} YXdo&'Q<qX  
?D_}',Wx  
template < typename Cond > gh^w !tH3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3 "Qg"\  
} ; ?TmVLny  
tWTC'Gx-J  
N\CHIsVm>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E^pn-rB  
最后,是那个do_ } R hSt]  
l$W)Vk<B(T  
?1eu9;q\*  
class do_while_invoker moMNd(p  
  { jpMMnEVj6P  
public : 7+6I~&x!Lz  
template < typename Actor > 7WmY:g#s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s]D1s%Mx  
  { Uqly|FS &n  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ms+SJ5Lg  
} fM*aZc*Y  
} do_; 'I2[} >mj2  
TA#pA(k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? h 3  J&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Q,ZV C  
最后来说说怎么处理break和continue KT*"Sbh  
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。 Z 2$S'}F  
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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