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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @c{=:kg5  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 p%CAicn  
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, Y'-BKZv!  
^:K"Tv.=  
Z mF}pa,gd  
O,ZvV3  
  class filler %-|Po:6  
  { OC9_EP\"  
public : !SIGzj  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} |]~tX zY  
} ; A"k6n\!n;  
Aj.TX%}`h  
nbMnqkNb  
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: VcT(n7  
{j[[E/8N!y  
k/O|ia 6  
=Z iyT$p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ; )O)\__"-  
B=#rp*vwL  
l/`<iG%  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h{S';/=8  
QfB \h[A  
9ulJZ\cQ  
>fI<g8N D  
二. 战前分析 * I`, L/  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 @D-l_[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 H=z@!rJc.  
*'vX:n&t  
7am._K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H^p ?t=Y  
  /* --------------------------------------------- */ F'W{\4  
vector < int *> vp( 10 ); QP)-O*+AA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ',`iQt!Lx  
/* --------------------------------------------- */ (1fE^KF@f  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); G5E03xvL  
/* --------------------------------------------- */ JJq= {;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /sH3Rk.>  
  /* --------------------------------------------- */ &@c=$+#C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~N;.hU%l  
/* --------------------------------------------- */ TS)p2#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ]x?9lQ1&  
|]HU$Gt S  
|:`f#H  
*nluK  
看了之后,我们可以思考一些问题: x SF#ys4v  
1._1, _2是什么? oA}&o_Q%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 ]|( (&Y rl  
2._1 = 1是在做什么? ouK&H|'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 bT*MJ7VVm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 MFaK=1  
]<A|GY0q1  
Z,qo jtw  
三. 动工 zht^gOs  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: U2=5Nt5  
wt[MzpRP  
|[}YM %e  
g}@_ @  
template < typename T > "wmQ,=  
class assignment 41mg:xW(J  
  { nZhL  
T value; GptJQ=pV  
public : [#kfl  
assignment( const T & v) : value(v) {} "2)<'4q5)  
template < typename T2 > ]y@9 z b  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L{ ?& .iA  
} ; z9U<Z^4z+  
C[gCwDwl  
-RVwPY  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "2}04b|"  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ;FQAL@"Yj  
`+1+0?9  
9 bYoWw  
[Pi8gj*  
  class holder W`^'hka  
  { ?ah-x""Y  
public : 4~hd{8  
template < typename T > D)8&v` L S  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a9mLPP  
  { 1mgLH  
  return assignment < T > (t); v$s3f|Y  
} k'&BAC.K,  
} ; rXuhd [!(P  
vr/V_  
)\l}i%L:  
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: $SRpFz5y$  
Yvs)H'n=  
  static holder _1; *oL?R2#7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R5NDT4QYU  
ZOK2BCoW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f{FW7T}O2  
而不用手动写一个函数对象。 R lyF#X#7{  
ZwB< {?  
D3$PvX[f  
@D^y<7(  
四. 问题分析 @bOhnd#W  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 EA|*|o4)  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 %RG kXOgp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iUFS1SN \  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 LoSblV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 z J93EtlF  
fQ=Yf?b  
五. 问题1:一致性 E#v}//  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b %L8mX  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 TDs=VTd@Z  
<w` R ;  
struct holder _(5SiK R  
  { oS0l Tf\  
  // aB0L]i  
  template < typename T > _d 76jmujJ  
T &   operator ()( const T & r) const 6!bVPIyYO  
  { Q4Zuz)r*  
  return (T & )r; @AaM]?=P{  
} d }=fJ  
} ; *%7[{Loz  
tisSj?+  
这样的话assignment也必须相应改动: No>XRG+  
M' e<\wqm  
template < typename Left, typename Right > >N62t9Ll[  
class assignment ST5L O#5  
  { Q&@Ls?pu  
Left l; 5,})x]'x  
Right r; Fm_^7|  
public : u\ro9l  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} +w[vYKSZm  
template < typename T2 > 7"@^JxYN  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^[,Q2MHCT(  
} ; d&4 ve Lu  
M(KsLu1   
同时,holder的operator=也需要改动: fz\C$[+u  
=,$*-<p=3  
template < typename T > R8I%Cyc  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const f_Ma~'3   
  { dKTyh:_{  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); V zuW]"  
} :m]~o3KRy  
<k!M+}a 9V  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 #<s6L"Z-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2 -72 8  
W@`2+}  
return l(rhs) = r; {^=T&aCYdS  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 "s]r"(MX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ug{@rt/"Z  
5. 5<.")  
template < typename Tp > 0^$L{V  
class constant_t c.dk4v%Y5  
  { :7UC=GKQk  
  const Tp t; WvR-0>E  
public : \(2w/~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (hNTr(z  
template < typename T > `qnp   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G d~ v _  
  { %c"PMTq(  
  return t; 7rQwn2XD{  
} Swz{5 J2C  
} ; 0b6jGa  
G2qv)7{l2  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3 9to5 s,  
下面就可以修改holder的operator=了 94VtGg=b}  
waI?X2  
template < typename T > k#F |  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s|F}Abx,^  
  { })W9=xO~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); <|Srbs+  
} 7]W6\Z  
(rqc_ZU5  
同时也要修改assignment的operator() %]7'2  
`ppyCUX  
template < typename T2 > @W}cM  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q2yD4>qy  
现在代码看起来就很一致了。 eyW8?:  
&H8wYs  
六. 问题2:链式操作 B-^r0/y;  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kvcDa+#  
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。 Em)U`"j/9  
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。 "| Oj!&0  
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。 pHQrjEF*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +7\$wc_1I@  
\ vn!SO7  
template < typename T > \]C_ul'  
struct result_1 aItQ(+y  
  { #1*#3p9UL  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [wU e"{  
} ; R!i\-C1 S  
V=^B7a.;>  
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: U\*]cw  
VyX5MVh  
template < typename T > 6$CwH!42F  
struct   ref Jq>rA  
  { DW( /[jo\  
typedef T & reference; F+o4f3N  
} ; %,T=|5  
template < typename T > &1 /OwTI4J  
struct   ref < T &> WC0z'N({W  
  { Kb X&E0  
typedef T & reference; -t]3 gCLb  
} ; m`i_O0T  
88Nx/:#Y*  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: '8J!(+  
YRg"{[+#]k  
template < typename T > <O Y (y#x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yFoPCA86y  
  { $%BI8_  
  return l(t) = r(t); <W] RyEg`  
} o|:c{pwq  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 n%|og^\0  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Pi+pQFz5  
%k%%3L,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 u mT *  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: WwsH7X)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >|X )  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q":,oZ2  
最后的布局是: D:] QBA)C  
                Add wE[gp+X~  
              /   \ d| #&j. "  
            Divide   5 Sq&r ;  
            /   \ ?f}?I`S,  
          _1     3 J':X$>E|  
似乎一切都解决了?不。 r[?GO"ej5  
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。 $RH.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 R + ~b@  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: = N&5]Z  
fj|b;8_}l  
template < typename Right > uMx6:   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !"2S'oQKS  
Right & rt) const OZc4 -5  
  { }y%c.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); J>l?HK  
} apOXcZ   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xKR\w!+Z'  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 *b'4>U  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 dI%?uk  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 6k_Uq.<X  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 i0:1+^3^U  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? p}oGhO&=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /4*Y#IpZ  
2FR+Z3&z  
template < class Action > !4-4i  
class picker : public Action X+1Mv  
  { d-3.7nJ:  
public : 80zpRU"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #x qiGK  
  // all the operator overloaded V&*|%,q   
} ; iYZn`OAx  
vPz$+&{I  
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\omJx=,  
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: ,,SV@y;  
h;@c%Vm  
template < typename Right > qnCjNN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const WBD?|Ss  
  { He,, bq  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e)= " Fq!  
} ZNVrja*  
 qJ sH  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -Bl]RpHCe  
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。 l A%FS]vh  
X n8&&w"  
template < typename T >   struct picker_maker jDb"|l  
  { |kH.o=  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0kSM$D_  
} ; QM![tZt%;  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > o\F>K'  
  { a:8 MoH4  
typedef picker < T > result; Bn9#F#F<  
} ; m]vS"AdX  
X%)~i[_DV  
下面总的结构就有了: hq&|   
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。 @DIEENiM  
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。 #dKy{Q3he  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 RIQ-mpg~(k  
至此链式操作完美实现。 eF]8Ar1  
R# T 6]  
s`ZP2"`f  
七. 问题3 $*VZa3B\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 MVnN0K4  
> 23$_'2  
template < typename T1, typename T2 > *|<T@BXn  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r<'DS9m  
  { #}Yrxf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -#v1/L/=  
} {G0=A~  
c<,LE@ V  
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: %&_^I*  
-%5#0Ogh M  
template < typename T1, typename T2 > re_nb)4g  
struct result_2 .uVd'  
  { +%v1X&_\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; jQxhR  
} ; O/|))H?C  
Um}AV  
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? 7O'.KoMw  
这个差事就留给了holder自己。 Q-<Qm?  
    Ml$<x"Q  
5D.Sg;\  
template < int Order > j g//I<D  
class holder; e pp04~  
template <> lP*n%Pn)  
class holder < 1 > m";..V  
  { 9Vqy<7i1  
public : N2k<W?wQ  
template < typename T > .dMdb7  
  struct result_1 6_<~]W&  
  { ;@T0wd_i|  
  typedef T & result; DI8<0.L  
} ; `3 i<jZMG  
template < typename T1, typename T2 > e@qH!.g)  
  struct result_2 -$?t+ "/E  
  { `vMhrn  
  typedef T1 & result; p J_+n:_{  
} ; ~uH_y-  
template < typename T > 04jvrde8-O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 70GBf"  
  { 'AX5V-t  
  return (T & )r; l 9 wO x  
} yhYF "~CM  
template < typename T1, typename T2 > ,[IDC3.4^R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Yb-{+H8{J  
  { zPND $3&'  
  return (T1 & )r1; [nZIV  
} b~}$Ch3ymW  
} ; |4g0@}nr+W  
/W)A[jR  
template <> =qc+sMo  
class holder < 2 > hrtz>qN  
  { ! ig& 8:  
public : GLyPgZ`|  
template < typename T > :^ WF% X  
  struct result_1 G~o!u8^;  
  { 71\53Qr#U  
  typedef T & result; 3ZI7;Gw  
} ; &}[P{53sr  
template < typename T1, typename T2 > C6[W/,eS  
  struct result_2 t+}w Tis  
  { &:g:7l]g  
  typedef T2 & result; (z>t4(%\  
} ; V0v,s^\H  
template < typename T > C=V2Y_j  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7M~sol[*  
  { 5gtf`ebs/  
  return (T & )r; RzjUrt  
} gT_KOO0n  
template < typename T1, typename T2 > \$ipnQv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t$z[ ja=  
  { ^\AeX-q2v'  
  return (T2 & )r2; u30D`sky  
} K\rQb  
} ; ?' .AeoE-  
m<hP"j  
KF00=HE|]  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s 91[@rh/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !*}UP|8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /3,Lp-kp  
>P SO]%mE  
return l(i, j) = r(i, j); q:/df]Ntt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4lB??`UN  
/W$i8g  
  return ( int & )i; 8{!d'Pks  
  return ( int & )j; 3{$7tck,  
最后执行i = j; N o6!gZ1  
可见,参数被正确的选择了。 d]] z )  
o]4\Geg$  
IgG[Pr'D  
B6Kl_~gT  
7bzm5w@v  
八. 中期总结 lb. Q^TghU  
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: 6sSwSS  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 <'~m1l#2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 [&n[p?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h9)fXW  
%`yfi+e  
GYx0U8MJ[e  
B= {_}f  
Q2VF+g,  
cx$IWQf2  
九. 简化 M_};J;  
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。 cdt9hH`Cd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l,7& z  
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: p0bWzIH  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 kun/KY  
  +-*/&|^等 &rBe -52  
2. 返回引用。 &.,K@OFE}  
  =,各种复合赋值等 zHb [.ry~  
3. 返回固定类型。 s2{SbOBis  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Ev5~= ]  
4. 原样返回。 LigB!M  
  operator, fz=?QEG  
5. 返回解引用的类型。 {siOa%;*  
  operator*(单目) ,r~+ 9i0N  
6. 返回地址。 >#|%'Us  
  operator&(单目) eo0-aHs  
7. 下表访问返回类型。 _-TplGSO=c  
  operator[] $+'H000x  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 I "AjYv4R  
  operator<<和operator>> Cf=H~&`Z  
[i`  
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。 LpU}.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: HU $"o6ap  
;o!p9MEpz;  
template < typename Left > T;/GHC`{Y  
struct value_return |#@7$#j  
  { U=.PL\  
template < typename T > G;l7,1;MU:  
  struct result_1 z l@^[km{  
  {  2h   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Mj MDD  
} ; KGy 3#r;Q  
G%erh}0~  
template < typename T1, typename T2 > ,Z@#( =f  
  struct result_2 ( 2HM "Pd  
  { 4k;FZo]S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f8]sjeY  
} ; a{]=BY oL  
} ; \X8b!41  
*y*tI}  
"CT}34l  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait N-M.O:p  
Tn}`VW~  
下面我们来剥离functor中的operator() N'v3 |g  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )hZ7`"f,ZN  
t)zd'[  
return l(t) op r(t) DXiA4ihr=  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) %bDxvaftT  
return op l(t) +.V+@!  
return op l(t1, t2) 9(N  
return l(t) op %#x4wi  
return l(t1, t2) op pLB2! +  
return l(t)[r(t)] 1INX#qTZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] z'q~%1t  
S}@7Z`  
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: Ay16/7h@hi  
单目: return f(l(t), r(t)); p R'J4~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); )7>GXZG>=  
双目: return f(l(t)); AByl1)r|  
return f(l(t1, t2)); @t9HRL?T~  
下面就是f的实现,以operator/为例 PftK>,+,  
-+*h'zZ[<w  
struct meta_divide rOSov"7  
  { iHD!v7d7  
template < typename T1, typename T2 > 2LwJ%!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ]@&X*~c^Z  
  { DKIH{:L7  
  return t1 / t2; Ei4^__g\'  
} <7^|@L 6  
} ; %Rk|B`ST  
$Ll9ak}  
这个工作可以让宏来做: GcVQz[E  
]8p{A#1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #fuUAbU0X  
template < typename T1, typename T2 > \ v"G1vSx)BT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; y]j.PT`Cw  
以后可以直接用 YN8x|DLi?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) g&$=Y7G  
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 tIuM9D{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。。。) *2/Jg'de  
axC|,8~tq  
,;g%/6X  
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 1sqE/-v1_^  
P(D>4/f3"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rnIj pc F  
class unary_op : public Rettype #A/OGi  
  { ")Fd'&58  
    Left l; -r\jIO_  
public : >yO/p(/;jR  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} vzIo2 ,/7  
S<nF>JRJa  
template < typename T > tu -a`h_NJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZJ/528Ju  
      { J>Ar(p  
      return FuncType::execute(l(t)); LDt6<D8,Q  
    } $plk>Khg  
.|,LBc!  
    template < typename T1, typename T2 > Vebv!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const YdhTjvx  
      { ?H=YJK$k  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); sVFO&|L  
    } P#O" {+`  
} ; cE\w6uBR1  
K.  ;ev  
t#NPbLZ  
同样还可以申明一个binary_op FZ- Wgh 0z  
(!}N&!t  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G+ /Q!ic  
class binary_op : public Rettype ,>j3zjf^  
  { 7'\. Q J!<  
    Left l; 'Ea3(OsuXn  
Right r; Yk Ku4f  
public : n8,%<!F^  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Px_8lB/;  
gT)(RS`_)  
template < typename T > uN%Cc12  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vpu#!(N  
      { Ic/hVKYG5  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); v$}^$8`  
    } I-#!mFl  
u+)!C*ho  
    template < typename T1, typename T2 > ?@"@9na  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const TNu% _ 34  
      { yq~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?{J1&;j*  
    } +Br<;sW  
} ; n_QuuUB  
TK5$-6k  
K$S0h-?9]O  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 M^kaik  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Za@\=}Tt  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f.g!~wGD  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Pp?P9s {  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q7+WV`&  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 KMhrw s{&B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7ZUN;mr  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 0F$|`v"0  
下面是修改过的unary_op | R,dsBd  
PF4[;E S'  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > UynGG@P@  
class unary_op &GH [$(  
  { [<B,6nAl  
Left l; A[P7hMn  
  wX] _Abk  
public : *"^X)Y{c+l  
AH,?B*zGj  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} K'&,]r#  
fN9{@)2Mz  
template < typename T > !WyJ@pFU^  
  struct result_1 r6S  
  { TXB!Y!RG#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; xM_#FxJb  
} ; 2tz4Ag  
+:Zwo+\kSN  
template < typename T1, typename T2 > /M5.Z~|/  
  struct result_2 &OU.BR >  
  { rVabkwYD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %jAc8~vW?  
} ;  U#f*  
Zl5DlRuw  
template < typename T1, typename T2 > L`t786 (M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )QAYjW!Z  
  { z fUDo`V~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4W>DW`{  
} LsR<r1KDJ  
2[w9#6ly  
template < typename T > H [+'>Id:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @;EQ{d  
  { uz8eS'8  
  return OpClass::execute(lt(t)); i?_Q@uA~<:  
} mLq0;uGL|  
P~(&lu/;P  
} ; :$Cm]RZ  
i7H([b<_m  
k2Q[v  
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 R5sEQ| E  
好啦,现在才真正完美了。 C5=^cH8  
现在在picker里面就可以这么添加了: )F9IzR-&m  
#7fOH U8v  
template < typename Right > jHq+/\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const I85wP}c(  
  { 0+0 Y$;<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); wW TuEM  
} ;)rhx`"n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 X}B] 5  
&Zz&VwWR  
8h ol4'B  
iu{y.}?  
@G& oUhS  
十. bind `y'%dY}$n  
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。 ]`-o\,lq  
先来分析一下一段例子 jzi%[c<G  
*r>Y]VG;S  
1dr g5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bP:u`!p -i  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 q4:zr   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 z{.&sr>+v  
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。 D*L@I@ [  
我们来写个简单的。 nR%w5oe  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: tdU'cc?M  
对于函数对象类的版本: ,,FhE  
c'$y_]  
template < typename Func > 8?~>FLWTXZ  
struct functor_trait SP0ueAa}  
  { V xN!Ki=  
typedef typename Func::result_type result_type; i@{b+5$  
} ; Tu:lIy~A  
对于无参数函数的版本: ruhC:rg:/  
Fkv284,LM  
template < typename Ret > D[T\_3 W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > L{sFR^-G  
  { HmXxM:[4;  
typedef Ret result_type; pDC`Fi  
} ; i{g~u<DH)Q  
对于单参数函数的版本: oKRI2ni$j9  
k8Dk;N  
template < typename Ret, typename V1 > xqT} 9,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > b#709VHm  
  { w_@6!zm  
typedef Ret result_type; :4:U\k;QwA  
} ; M!G/5:VZ  
对于双参数函数的版本: *"|f!t  
Z'AjeZyyE  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "<oR.f=0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wKW.sZ!S1  
  { P EzT|uY  
typedef Ret result_type; UXa%$gwFw  
} ; B_!S\?}$  
等等。。。 Xk^<}Ep)c  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "97sH_ ,  
fN`Prs A  
template < typename Func > ~H ctXe'x  
struct func_return 8pmWw?  
  { 7x*L 1>[`'  
template < typename T > 98}l`J=i  
  struct result_1 0l(G7Ju  
  { L#Ve [  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; <Rt0 V%}-  
} ; ziAn9/sT  
P@etT8|V  
template < typename T1, typename T2 > V2Z^W^  
  struct result_2 +5ql`C  
  { X/!Y mV !  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CJ;D&qo  
} ; ~N2 [j  
} ; i;2V   
B(@uJ^N  
qE^u{S4Z@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8LtkP&Wx  
Lz- (1~o  
template < typename Func, typename aPicker > 17rg!'+   
class binder_1 5Shc$Awc!  
  { yWYsN  
Func fn; 5N>L|J2  
aPicker pk; 5t-(MY  
public : c*8k _o,  
?f6Fj  
template < typename T > P+p:Ed 80  
  struct result_1 ;S2/n$Ju_  
  { B3u:D"t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~\R+p~>  
} ; 3k+46Wp  
Mc|UD*Z  
template < typename T1, typename T2 > %yy|B  
  struct result_2 pr"q-S>E  
  { w="  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K?wo AuY  
} ; 4m9]d)  
ds+0y;vc  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} {Cw>T-`  
]gb?3a}A  
template < typename T > &-.2P!t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ! "^//2N+,  
  { +_fxV|}P  
  return fn(pk(t)); kEdAt5/U{  
} 62OZj%CXN  
template < typename T1, typename T2 > LZpqv~av  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u_)'}  
  { k8sjW!2  
  return fn(pk(t1, t2)); $T'lWD*  
} [{-;cpM \  
} ; K30{Fcb< h  
*Q3q(rdrp  
^paM{'J\\)  
一目了然不是么? /9u12R*<  
最后实现bind \g;-q9g;O  
A3e83g~L  
XuW>GT/  
template < typename Func, typename aPicker > Pu]Pp`SP  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n ^C"v6X  
  { 9&KiG* .  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h1N{;SWQ  
} SxRa?5  
8z"*CJ@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *+cW)klm  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &14Er,K  
7N fA)$  
十一. phoenix *p%=u>?&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 8DJoQl9  
pj'[ H  
for_each(v.begin(), v.end(), t'Pn*  
( =I9RM9O<  
do_ 7pz #%Hf  
[ QK/~lN  
  cout << _1 <<   " , " FAd4p9[Y  
] }7|UA%xz  
.while_( -- _1), lxD~[e  
cout << var( " \n " ) h.h\)>DM@  
) ^b`aO$  
); odpjEeQC  
vZt48g  
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: >*goDtTjp  
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 %:] ive]e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?,x3*'-(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }EWPLJA  
kEM|;&=_  
r5aOQ  
template < typename Cond, typename Actor > *U^7MU0  
class do_while io(Rb\#"  
  { /aD3E"Op  
Cond cd; sM'%apM#  
Actor act; P PSSar  
public : A^"( VaK  
template < typename T > qm=N@@R&  
  struct result_1 q'[q]  
  { vTU*6)  
  typedef int result_type; J9*$@&@S  
} ; hE>%LcP  
le J\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,O/ t6'  
$Q< >M B7  
template < typename T > <C,lHt  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  - }9a%  
  { j]' 7"b5  
  do ^8eu+E.{  
    { avo[~ `.  
  act(t); RwptFO  
  } jLG Q^v"  
  while (cd(t)); a$ FO5%o  
  return   0 ; VsM~$ )  
} V t@]  
} ; yd4\%%]  
z<9wh2*M  
"WE*ED  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). fTg^~XmJ  
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。 +GqUI~a  
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。 %ryYa  
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。 YRm6~c  
下面就是产生这个functor的类: E1-BB  
m3i+b  
]3iQpL  
template < typename Actor > i917d@r(<  
class do_while_actor zBTyRL l  
  { I[v6Y^{q  
Actor act; Ga1(T$ |H  
public : lo:{T _ay  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z->[:)c  
ruQ1Cph  
template < typename Cond > qz<>9n@o  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; OkaN VTB  
} ; Gm2q`ki  
w[X/|O  
/f0*NNSat-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ~dc~<hK  
最后,是那个do_ W2F*+M  
R+y 9JE  
)D"E]  
class do_while_invoker <UC_QPA\  
  { {WoS&eL  
public : 6_wj,7  
template < typename Actor > K{WLo5HP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yz7X7mAo  
  { yhSbX4Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); +<o}@hefY2  
} 2jiH&'@  
} do_; 2=/,9ka~  
\hr2#!  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? $vK(Qm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 [DzZ:8  
最后来说说怎么处理break和continue BL^\"Xh$|  
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。 |qFCzK9tD/  
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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