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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda PY.c$)az>  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ;5A&[]@^^@  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, qbkvwL9  
@M?N[LG  
a8-2:8Su  
t#~r'5va  
  class filler nv(Pwb3B  
  { N G1]!Vz5  
public : |$":7)e H!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} AU}P`fT!  
} ; Ay!=Yk ^~  
'N],d&fu^^  
Uq&ne 1  
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: @YP\!#"8  
uYS?# g  
\@Gyl_6^  
pc5-'; n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); TdP_L/>|J  
E) >~0jv  
G.O0*E2V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0,(U_+ n  
)]!Ps` ,u  
rB}UFS)  
Gu<3*@Ng  
二. 战前分析 I~MBR2$9  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 yE-&TW_q:>  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 hZ.Sj~> 7`  
_Q/D%7[pa  
(^Xp\dyZL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kqSCKY1  
  /* --------------------------------------------- */ {!xPq%  
vector < int *> vp( 10 ); &~U8S^os  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4-=>># P  
/* --------------------------------------------- */ \w^iSK-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X",fp  
/* --------------------------------------------- */ %WCA?W0:4  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tuK"}HepB  
  /* --------------------------------------------- */ =R!=uml(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +M (\R?@gr  
/* --------------------------------------------- */ -c%GlpZw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 52tIe|KwL  
f!*b8ND^R  
5SK{^hw  
,v$gQU2  
看了之后,我们可以思考一些问题: N- ?U2V  
1._1, _2是什么? 3`J?as@^8  
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。 @ h([c  
2._1 = 1是在做什么? X_|8CD-@6  
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。 P@p(Y2&~g  
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。 1#Dpj.cO#  
#18H Z4N  
m1VyYG  
三. 动工 `,aPK/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: '  G-]>  
c}Y(Myd  
Rs{L  
Qwk  
template < typename T > gCgMmD=AZ  
class assignment 18Vtk"j  
  { >c\'4M8Cz  
T value; OAR1u}  
public : _+%-WFS|  
assignment( const T & v) : value(v) {} U#+S9jWe  
template < typename T2 > E$34myOVf  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } iquB]z'  
} ; ss%ahs  
jio1 #&  
$B*Ek>EK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RqXcL,,9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vd SV6p.d  
4<70mUnt  
>; nE.]  
De4UGX  
  class holder IQoz8!guh:  
  { mmAikT#k  
public : j.sxyW?3  
template < typename T > ,`G8U/  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const %U)/>Z  
  { `z-4OJ8~  
  return assignment < T > (t); ]/HSlT=  
} g[44YrRD  
} ; #SQT!4  
q0.+F4  
 ^P~%^?(  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: U'UV=:/-  
@YMef `T:  
  static holder _1; G7pj.rQ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 PNd]Xmv)  
O!lZ%j@%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ._~_OVU  
而不用手动写一个函数对象。 m-dne/%_  
#c'yAa  
F5gL-\6  
C&,&~^_F  
四. 问题分析 #!OCEiT_  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 KFdV_e5lU  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ]=2Ba<)m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 b~Op1p  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f`.8.1Rd  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5.]+K<:h"A  
vJ7I [Z  
五. 问题1:一致性 E08FUAth]#  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| "'4R _R  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 X~sl5?  
L|qQZ=  
struct holder wW1aG  
  { `Ff3H$_*  
  // KIC5U50J  
  template < typename T > ixw3Z D(>+  
T &   operator ()( const T & r) const  &xgMqv2/  
  { s-}|_g.Pt  
  return (T & )r; JWr:/?  
} bA@!0,m  
} ; KF|+# qCN  
n&D<l '4  
这样的话assignment也必须相应改动: Z%y>q|:  
!Sy._NE`z  
template < typename Left, typename Right > _Buwz_[&  
class assignment \acJ9N  
  { dD?1te  
Left l; 9s6@AJf  
Right r; II3)Cz}xRG  
public : $/Gvz)M  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VJDF/)X3$  
template < typename T2 > >E|@3g +2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } -/ ; y*mP  
} ; w0)V3  
4[ M!x  
同时,holder的operator=也需要改动: MGfDxHg]  
@HxEp;*NH"  
template < typename T > 6b~Zv$5^Y-  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ]{{A/ j\  
  { n`2 d   
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 81eDN6 M\  
} 7"2L|fG  
8B JxD<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 J_C<Erx[O  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 (8TB*BhQ_  
C<?}?hhb  
return l(rhs) = r; KoRJ'WW^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 o%i^t4J$e  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &M,a+|yuY  
cTCo~Pk4  
template < typename Tp > MIo<sJuv  
class constant_t k*(c8/<.d  
  { q&Y'zyHLP  
  const Tp t; gS_)(  
public : vp? 87h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8>x!n/z)  
template < typename T > '3 w=D )  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u=z$**M^  
  { :6S!1roi  
  return t; 1 !bODd  
} B]L5K~d  
} ; U&yXs'3a&  
Rq )&v*=  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 QG*=N {% 5  
下面就可以修改holder的operator=了 t.$3?"60~  
 H;s  
template < typename T > CnSfGsE>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const XE* @*  
  { QO0}-wZR  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ']Gqa$(YC  
} k"&l o h  
XAwo ~E  
同时也要修改assignment的operator() oG M Ls  
GR@!mf  
template < typename T2 > +~?ze,Di  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } X ,n4_=f  
现在代码看起来就很一致了。 &lbxmUeU  
<`k\kZM  
六. 问题2:链式操作 Ni#!C:q  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {e\Pd!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。 SNV~;@(h  
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。 NdGIH/Y;M  
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。 p4C w#)BaS  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ZQXv-"  
u?5 d%]*  
template < typename T > _8P"/( `Rw  
struct result_1 ) DXN|<A  
  { _x&;Fa%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }IO<Dq=[  
} ; jWJq[l  
0<_|K>5dS|  
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: $3<,"&;Ecs  
6w(Mb~[n  
template < typename T > w`=_|4wFw  
struct   ref rt%?K.S/  
  { g\S@@0T{0  
typedef T & reference; ^!^6 |[  
} ; BZq_om6  
template < typename T > r8g4NsRVtv  
struct   ref < T &> ;iR( Ir  
  { tvXoF;Yq  
typedef T & reference; RO[Ko-m|/N  
} ; J ^gtSn^  
HM57b>6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O4RNt,?l  
~\kJir  
template < typename T > EBlfwFd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W&CQ87b  
  { <k?ofE1o  
  return l(t) = r(t); b~fX=!M  
} A<P3X/i  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 bwo-9B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 KiYO,nD;\  
1c_gh12  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ^ CVhV  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: cpvN }G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9<u^.w  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 nv&uhu/q  
最后的布局是: 1{+x >Pv:  
                Add !$Aijd s5  
              /   \ ]T|9>o!  
            Divide   5 Xou1X$$z  
            /   \ )OQhtxK  
          _1     3 WeDeD\zy  
似乎一切都解决了?不。 maAZI-H{  
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。 {6{y"8  
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。 L08>9tf`  
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: Y$xO&\&)  
jy@vz,/:%5  
template < typename Right > u>c\J|K_V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 9rXbv4{  
Right & rt) const ^2f'I iE  
  { 7jvy]5y8&~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f ?8cO#GU  
}  }/~%Ysl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L#sw@UCK  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 9ZvBsG)  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 fm$eJu  
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。 MV +R$  
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。 Dy6uWv,P  
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? ?CO\jW_ *n  
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: M S 3?#b  
} 8ZCWmd  
template < class Action > _G s*4:  
class picker : public Action @(>XSTh9  
  { ! `5[(lm  
public : pRI<L'  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3jF#f'*  
  // all the operator overloaded q-s! hiK  
} ; X-1<YG  
o?n lnoe  
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。 M|!^ #!a(  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: #qkokV6`  
ZeewGa^r  
template < typename Right > ' >(])Oq,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const H QHFD0hv  
  { KHwzQ<Z3  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AA][}lU:5  
} 0dS}p d">k  
.5Y%I;~v  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > EvZ;i^.8LS  
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。 *hVbjI$  
GC?X>AC:  
template < typename T >   struct picker_maker |GuIp8~  
  { RmS|X"zc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Z(Da?6#1  
} ; x._IP,vRx^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sYV7t*l  
  { lfjY45=  
typedef picker < T > result; yXU-@~  
} ; (vte8uQe  
bqug o  
下面总的结构就有了: !0ly1T 9  
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。 Y.I-h l1<r  
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。 zJ{?'kp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 6o@}k9AN  
至此链式操作完美实现。 {\-rZb==F2  
!NWz  
kp3(/`xP  
七. 问题3 _\E{T5  
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。 Gvo(iOU  
@$FE}j_  
template < typename T1, typename T2 > (]7*Kq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3wXmX  
  { rkhQoYZ[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dz/' m7  
} @|Z:7n6S  
{MmHR  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `@GqD  
>cwyb9;!kK  
template < typename T1, typename T2 > =! v.VF\;  
struct result_2 ;t47cUm6j  
  { jvx9b([<sG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (H*-b4]/  
} ; a%*l]S0z"  
R'a%_sACj>  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? wu?ahNb.`Y  
这个差事就留给了holder自己。 AH`n  
    i^P@?  
Z J(/cD  
template < int Order > 97:1L4w.(  
class holder; * d6[k Y  
template <> xGbr>OqkTX  
class holder < 1 > "%~\kJ(G  
  { v+-f pl&  
public : ps0wN%tA  
template < typename T > f`<j(.{9F  
  struct result_1 _3$@s{k-TI  
  { <%eY>E  
  typedef T & result; `B+%W  
} ; yu"Ii-9z  
template < typename T1, typename T2 > 0P`wh=")  
  struct result_2 `mPmEV<  
  { ^_4TDC~h  
  typedef T1 & result; ~ZU;0#  
} ; C("PCD   
template < typename T >  j`^':!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {9TWPB/>  
  { AoHA+>&U  
  return (T & )r; d7N;F a3yL  
} *D`qcv  
template < typename T1, typename T2 > 'G6TSl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  [+$l/dag  
  { }GvoQ#N  
  return (T1 & )r1; G%)?jg@EA  
} >Bp%~8f  
} ; xO'I*)  
~45u a  
template <> GZT}aMMSJ  
class holder < 2 > }C>Q  
  { 1"46O Cu{  
public : 9dA(f~  
template < typename T > .lu:S;JSnS  
  struct result_1 Rde_I`Ru  
  { >4TJH lB}8  
  typedef T & result; FzmCS@yA  
} ; 5A1oZ+C#  
template < typename T1, typename T2 > 1wUZ0r1'  
  struct result_2 Cw?AP6f%  
  { xrx{8pf  
  typedef T2 & result; 1!/+~J[#  
} ; KsYT3  
template < typename T > A/N*Nc  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zO{$kT\r&  
  { )6)|PzMQ'  
  return (T & )r; j)\&#g0u6  
} (ohkM`83k  
template < typename T1, typename T2 > THH rGvb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 3(P^PP8  
  { 475yX-A  
  return (T2 & )r2;  N>`+{  
} "M6a_rZ2W  
} ; 7ka^y k@Q  
OXDlwbwL  
))c;DJc  
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> >。 lp[3z& u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ub6\m=Y7  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6A M,1  
l^xkXj  
return l(i, j) = r(i, j); qGkrG38K  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~ C5iyXR  
$gDp-7  
  return ( int & )i; n ! qm  
  return ( int & )j; $N;!. 5lX3  
最后执行i = j; &n<jpMB  
可见,参数被正确的选择了。 |Ix6D  
:w_F<2d0 0  
]Oc :x  
$o\p["DP  
iM2 EEC  
八. 中期总结 fEs957$  
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: `'Ta=kd3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ;t%L (J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 L:YsAv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1 hZM))  
OfTcF_%  
;0E"4(S.q1  
j-gLX  
;TSnIC)c  
CkoPno  
九. 简化 6uDA{[OH  
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。 4\pA^%73  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 d1e'!y}R5  
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: 7~\Dzcfk"P  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 NOyLZa'  
  +-*/&|^等 QXJD' c  
2. 返回引用。 ZC"6B(d  
  =,各种复合赋值等 ([|5(Omd\  
3. 返回固定类型。 +^YV>;  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _if&a'  
4. 原样返回。 ?y<n^`  
  operator, XeDU ,  
5. 返回解引用的类型。 3+A 0O%0*  
  operator*(单目) R,Zuy( g  
6. 返回地址。 hD<z^j+  
  operator&(单目) ?d+B]VYw  
7. 下表访问返回类型。 ;YZw{|gsh  
  operator[] SJU93n"G/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 n!Y.?mU6  
  operator<<和operator>> t{~"vD9Am  
$ O}gl Q  
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。 1\YX|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v{ C]\8  
 QN_5q5  
template < typename Left > V EY!0PIj  
struct value_return @mP@~  
  {  >o.u,  
template < typename T > 7vr)JT=  
  struct result_1 TeqFy(Dr  
  { "]c:V4S#`A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S-2xe?sb  
} ; ?Tuh22J{Q  
) 2S0OY.  
template < typename T1, typename T2 > ""pJO 6bI  
  struct result_2 $L</{bXW  
  { {(a@3m~a%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3kR- WgVF,  
} ; ^Jnp\o>  
} ; hph 3kfR  
Jq6p5jr"  
W[^XG\  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ac+7D:X  
l^$:R~gS  
下面我们来剥离functor中的operator() PNc200`v4_  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @Jm$<E  
twgU ru  
return l(t) op r(t) 0?p_|X'_  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EzNmsbtZ(  
return op l(t) hNx`=D9[7  
return op l(t1, t2) d0-}Xl  
return l(t) op pbqa  
return l(t1, t2) op nWXI*%m5  
return l(t)[r(t)] :Hd?0eZ|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] CWBsiL f  
,}{E+e5jh7  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =Rb,`%  
单目: return f(l(t), r(t)); -^#Ix;%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  )_j.0a  
双目: return f(l(t)); |:!0`p{R  
return f(l(t1, t2)); ;uoH+`pf  
下面就是f的实现,以operator/为例 K?I@'B'  
"#4PU5.  
struct meta_divide -D!F|&$  
  { I*lq0&  
template < typename T1, typename T2 > ZlO@PlZ)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) uaU!V4-  
  { 7ZZSAI  
  return t1 / t2; 2A`EFk7_X  
} P45q}v  
} ; ke3=s  
a S<JsB  
这个工作可以让宏来做: 6 Dg[ b  
 h@W}xT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ |d%Dw^  
template < typename T1, typename T2 > \ QyHUuG|g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;U20g:K  
以后可以直接用 W{-N,?z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f2{4Y)  
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 }WCz*v1Wq  
(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。。。) 2o\\qEYg  
up:e0di{  
o.Cj+`0}5  
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 .mok.f<G_m  
0A1l"$_|  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > kN}.[enI~  
class unary_op : public Rettype gpw(j0/Fs  
  { /u #9M {  
    Left l; B1LnuB%  
public : 8|d[45*q  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4yBe(&N-d  
#e9B|Y?b  
template < typename T >  bM-Y4[  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ( j-(fS  
      { >Mvt;'c  
      return FuncType::execute(l(t)); ^2mXXAQf7^  
    } sWX   
%< W1y  
    template < typename T1, typename T2 > " g_\W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CiMy_`H  
      { 3i s .c)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); cA/2,i  
    } dUe"qH29s  
} ; {Ua5bSbh  
gsU&}R1*h  
*g=*}2  
同样还可以申明一个binary_op D6ck1pxkx  
x65e,'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > N`zHe*=[~  
class binary_op : public Rettype !4 hs9b  
  { @x=CMF15  
    Left l; "n8_Ag@r  
Right r; ;l`8w3fDt  
public : u@gYEx}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (> 8fcQUBb  
N@A#e/8  
template < typename T > F8=6!Qj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G4RsH/  
      { Ko%rB+d  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qlgh$9  
    } Wc]Fg9E  
~Snw':  
    template < typename T1, typename T2 > qy-BZ%3  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2XXEg> CU  
      { *uv\V@0  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); CI  @I  
    } UWusSi3+LG  
} ; {K|{a  
~(&xBtg:}  
jWoo{+=D  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 lhjPS!A~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |QzPY8B9O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) nB:Bw8U"Q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 de`6%%|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZO;]Zt]  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 Awr]@%I  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5S7Z]DXiT8  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) CY 7REF  
下面是修改过的unary_op ;J5oO$H+68  
}BfwMq4E)n  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K^> qn,]H'  
class unary_op ,%jJ ,G,  
  { IcIMa  
Left l; ZtvU~'Q  
  @e Myq1ZU  
public : *Zc-&Dk:Ir  
8ziYav  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} bZlAK)  
!PQRlgcG  
template < typename T > un /eS-IIh  
  struct result_1 brVT  
  { :heJ5* !,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A%2!Hr  
} ; jG^~{7#  
ze ua`jQ  
template < typename T1, typename T2 > y7w>/7q  
  struct result_2 ^{Vm,nAQqs  
  { cbteNA!>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  o j^U  
} ; /J6CSk  
-5qO}^i$a  
template < typename T1, typename T2 > 1";~"p2(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Ep&:c4:D  
  { asJYGqdF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }.hBmhnZmI  
} vx4& ;2  
^ ID%pd  
template < typename T > Kr#=u~~M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6%'{Cq1DE  
  { mrbIoN==`  
  return OpClass::execute(lt(t)); ydFY<Mb(o  
} >:xnjEsi$/  
>2|#b  
} ; [L\w] 6  
"s*{0'jo  
!kIw835U  
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 4v!@9.!vQ  
好啦,现在才真正完美了。 6JL 7ut  
现在在picker里面就可以这么添加了: af_zZf!0  
4R0_%x6vG  
template < typename Right > t"L:3<U7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \Dc\H )  
  { v_ J.M]  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); PQ[TTLG\&  
} K4rr.f6  
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。 t.zSJ|T_&O  
z6!X+`&  
'l}3Iua6qk  
vIREvj#U  
lAGxE-B^a"  
十. bind 5bAXa2Vt  
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。 WDX?|q9rCt  
先来分析一下一段例子 ;e{2?}#8&  
kj8zWG4KH  
`SG70/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gPf aiVY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 646ye Q1  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 M&K@><6k,k  
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。 ufJFS+?  
我们来写个简单的。 <hea%6  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Cjh&$aq  
对于函数对象类的版本: Q?>#sN,  
wiVQMgi`  
template < typename Func > ?1{`~)"  
struct functor_trait @U)'UrNr~  
  { 6M6QMg^  
typedef typename Func::result_type result_type; JC#@sJ4az)  
} ; Dux`BKl  
对于无参数函数的版本: G^R;~J*TDE  
Y}Dp{  
template < typename Ret > 06`__$@h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _(jE](,  
  { UqHOS{\Sz  
typedef Ret result_type; Z 0:2x(x9  
} ; JTI m`t"d=  
对于单参数函数的版本: d;=,/a  
9j 8t<5s  
template < typename Ret, typename V1 > OBl8kH(b>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZMe|fn  
  { 3x'30  
typedef Ret result_type; X+3)DE\2  
} ; )&9 =)G  
对于双参数函数的版本: N!v@!z9Mu  
w0IB8GdF  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > y(R*Z^c}d,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !G,$:t1-=V  
  { ^Pf&C0xXv  
typedef Ret result_type; Fv: %"P^  
} ; 4"2/"D0  
等等。。。 c,qCZ-.Sg  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy )k1,oUx  
\XN5))  
template < typename Func > @b/2'  
struct func_return KH7]`CU  
  { KCFwO'  
template < typename T > V588Leb?  
  struct result_1 qh'BrYu*  
  { JA}'d7yEa  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~Qsj)9  
} ; $O>@(K  
Jv<)/Km`  
template < typename T1, typename T2 > Id*^H:]C#  
  struct result_2 >(CoXSV5  
  { ""+*Gn 7^8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; pd1m/:  
} ; Psa8OJan  
} ; kziBHis!  
a(~Yr A%~  
.g#=~{A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {Y"r]:5i  
-FR;:  
template < typename Func, typename aPicker > VB\6S G  
class binder_1 9c^EoYpy-  
  { "{k )nr+7U  
Func fn; <f6PULm  
aPicker pk; ]mj+*l5  
public : 55DzBV  
|BkY"F7m9  
template < typename T > {t:ND  
  struct result_1 w'0M>2   
  { \?^wu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; PQ]9xzOg[  
} ; AL7O-D  
O-5U|wA  
template < typename T1, typename T2 > h yKg=Foq  
  struct result_2 Zsogx}i-  
  { Q75^7Ga_  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?<?C*W_  
} ; KUutC :  
+I n"OR%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} g)A0PvEu  
f B96Q  
template < typename T > mv.I.EL  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @>IjfrjV  
  { }?J5!X  
  return fn(pk(t)); RM1uYFs<  
} CD1=2  
template < typename T1, typename T2 > _0["J:s9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const /A.i5=k  
  { PL$F;d  
  return fn(pk(t1, t2)); UMwMXmZNJ  
} ~ p.W*skD  
} ; P i!r}m  
)hW {>Y3x  
}.) 43(>]  
一目了然不是么? 4_I{Q^f  
最后实现bind 2P_^@g  
$F7gH  
~&lJT  
template < typename Func, typename aPicker > Wky STc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %`'z^W  
  { r)]CZ])  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,M&0<k\  
} 7B\(r~f`t  
]3,.g)U*m  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W7=_u+0d  
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。 \y`3LhY  
YIQ]]q8R!L  
十一. phoenix z~e~K`S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /_OZ1jX  
;T{/;  
for_each(v.begin(), v.end(), <`_OpNxqW  
( niEEm`"  
do_ fKz"z{\,0  
[ {kl{mJ*  
  cout << _1 <<   " , " w1#jVcUQ  
] 6q[!X0u  
.while_( -- _1), #K1BJ#KUt  
cout << var( " \n " ) *\:_o5o%[T  
) AJ` v  
); 50GYL5)q  
O;e8ft '|  
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: e_k _ ty`  
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 W}2 &Pax  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L sDzV)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )g:,_1s)|  
>_aio4j}r  
"]s|D@^4#b  
template < typename Cond, typename Actor > {/A)t1nL  
class do_while a!y,!EB+Qu  
  { /D$+b9FR<  
Cond cd; k?/vy9  
Actor act; \_Kt6=  
public : ?hJsN  
template < typename T > bjPbl2K  
  struct result_1 -V u/TT0  
  { (d'j'U:C  
  typedef int result_type; a5}44/%  
} ; 9^QYuf3O  
wz*A<iU  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} #}!>iFBcH  
y{`(|,[  
template < typename T > @>Ghfh>~D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &:;;u\  
  { f;Bfh3  
  do .eabtGO,  
    { R=amKLD?  
  act(t); 4-+ozC{  
  } #A/]Vs$  
  while (cd(t)); Cj !i)-  
  return   0 ; <duBwkiG  
} /iTUex7T  
} ; >1r[]&8  
YNg\"XjJM<  
~1=.?Ho  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ?z@v3(b[  
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。 %O&m#)|  
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。 sUbz)BS#.  
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。 >C:"$x2"#(  
下面就是产生这个functor的类: Z;fm;X%4  
0Z A#T:4  
'9 *|N=  
template < typename Actor > &:DCtjK  
class do_while_actor y*}vG}e%  
  { DN"S,  
Actor act; s("Cn/ZkS  
public : ;5D @kS^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} i.&Kpw9;m  
+f X}O9  
template < typename Cond > H-_^TB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; D/S>w(=  
} ; M9Nk=s! 3  
qIDWl{b<  
{b|3]_-/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 yE.495  
最后,是那个do_ )l#%.Z9  
 :Hzz{'  
(:?5 i`  
class do_while_invoker t+3   
  { >[|GC/C  
public : 8O8\q ;US  
template < typename Actor > Mhv1K|4s  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rL%]S&M9  
  { >@)*S n9"  
  return do_while_actor < Actor > (act); HJfQ]p'nK2  
} V8sH{R-  
} do_; GUu\dl9WA'  
~?AC:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? O t *K+^I  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 lL(p]!K'  
最后来说说怎么处理break和continue &G-#*OG  
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。 S2rEy2\}:  
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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