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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ny:4L{)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 mPy=,xYyC  
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, }x^q?;7xW  
~al4`:rRx1  
Rh:edQ #  
 <V-D  
  class filler GDgq 4vfj  
  { V~> x \  
public : CnT]u U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t`6R)'  
} ; V uqJ&U.-  
z+>FKAF  
b3z {FP  
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: 9K\A4F}  
Qb}1tn)  
n9}3>~ll  
;-:Nw6 E  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8R;)WlLu=  
:qbbo~U  
vnT'.cBB:^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ',o ,o%n  
*-gd k9  
_%` )cOr  
tw/~z2G  
二. 战前分析 G{,X_MZ%  
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。 QN!$41A?{  
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 HD1+0<  
gn>qd6P  
bcp+7b(IB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1Z5:D E<  
  /* --------------------------------------------- */ [J'O5" T  
vector < int *> vp( 10 ); FaOfe]F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |]tIE{d  
/* --------------------------------------------- */ FOAy'76p  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); VfK8')IXk  
/* --------------------------------------------- */ DeTx7i0  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); xWv@PqXD  
  /* --------------------------------------------- */ WQ(*A $  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); dvWQ?1l_  
/* --------------------------------------------- */ T( UPWsj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &\Es\qVSf  
&R\t<X9 n  
a9hK8e  
Sl,\  <a  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7$8YBcZ6  
1._1, _2是什么? " Zo<$p3]  
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/7m.p]  
2._1 = 1是在做什么? ^h}xFiAV#  
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。 bG`aF*10)!  
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。 dWhki|c  
9"5J-a'  
ev}lb+pr)_  
三. 动工 hx4X#_)v  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 8CR b6  
&Ff#E?Y4|  
1$&(ei]*:  
yHY \4OHS  
template < typename T > .DzFt c  
class assignment v##k,R.d  
  { $IZ02ZM$  
T value; PyOj{WX>W  
public : n&? --9r  
assignment( const T & v) : value(v) {} zGfF.q}  
template < typename T2 > ^W&qTSjh  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9~ [Sio~  
} ; >}& :y{z~  
VI{!ZD]  
@2>A\0U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k E^%w?C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Sn(e@|!G  
;}iV`)S  
p ~/  
;7jszs.6%  
  class holder }Zs y&K  
  { sop *?0  
public : z}'-gv\,  
template < typename T > {h< V^r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const R^DZ@[\iV  
  { ) =KD   
  return assignment < T > (t); T d E.e(  
} g j(|#n5C  
} ; Fx6c*KNX3  
=l7@YCj5c  
?X'm>R. @  
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: 2pKkg>/S  
:gD=F&V  
  static holder _1; rb"J{^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 = ;hz,+  
it Byw1/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); us/}_r74N*  
而不用手动写一个函数对象。 ULqFJ*nla  
Oz3JMZe  
~F gxhK2+  
Ez\TwK  
四. 问题分析 X+0+ }S  
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。 re]e4lZ  
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。 }0Q_yuzx0m  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 S!'Y:AeD&  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 V 6DWYs>  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bri yy  
41Y1M]`=  
五. 问题1:一致性 ,~ z*V;y)  
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?| w"A.*8Iu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ! MTmG/^  
b3'U }0Ug  
struct holder T?4pV#  
  { XLu Y  
  // F(!9;O5J]  
  template < typename T > 2.,4b-^  
T &   operator ()( const T & r) const 6cO3 6  
  { 7?U)V03  
  return (T & )r; ]0Y5 Z)3:z  
} O,a1?_m8  
} ; y\?T%g  
5]-q.A5m  
这样的话assignment也必须相应改动: l2Gtw*i_I  
$(3mpQAg  
template < typename Left, typename Right > tsYBZaH  
class assignment |^S{vub  
  { aEL^N0\d  
Left l; `(2Y%L(r  
Right r; -~Ll;}nZC  
public : ]AB<OjF1c|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |\# ~  
template < typename T2 > ,Y) 7M3I  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } _Se0,Uns  
} ; C\3;o]  
"!g}Q*   
同时,holder的operator=也需要改动: vYPZVqF_$  
yH9(ru  
template < typename T > 3A`|$So  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const sz"N,-<Ig  
  { qKSS 2f $  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); O`M 6 =\  
} %0y_WIjz  
D1ep7ykY  
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。 43'!<[?x  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h4 X=d5qd  
_A>?@3La9  
return l(rhs) = r; 8q}955Nl  
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。 4X}.aZO&b  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rf ?\s/#OY  
~W>3EJghR,  
template < typename Tp > A$7j B4  
class constant_t ;4%Co)Rw  
  { 3J3Yt`  
  const Tp t; q6]T;)U&  
public : 9I|D"zXn  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} pO_$8=G+  
template < typename T > :{g;J  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &1 BACKu  
  { 6zZT5 Kn  
  return t; \aY<| 7zK  
} }wIF$v?M  
} ; d,5,OJY2f  
E',z<S  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _spW~"|G  
下面就可以修改holder的operator=了 ,pTj'I  
Y\ C"3+I  
template < typename T > qexnsL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _{ Np _ (g  
  { -$A >b8  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 2+oS'nL  
} kgv29j?k;  
x@p1(V.  
同时也要修改assignment的operator() S^q%+Z  
59l9^<{A  
template < typename T2 > Clo}kdkd_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )Y](Mj!D  
现在代码看起来就很一致了。 EK%J%NY  
~_]i'ii8  
六. 问题2:链式操作 H "; !A=0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8 U<$u,WS  
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。 \dHdL\f  
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。 sJ>JHv  
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。 =mp"=%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 6N#0D2~^  
uBUT84i  
template < typename T > v[b|J7k  
struct result_1 i"h~QEE  
  { Oj F]K,$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; n w  
} ; KKRj#m(:!  
7%sx["%@  
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: )F\^-laMuK  
O4g2s8k  
template < typename T > ww5UQs2sn  
struct   ref c$n`=NI  
  { .5E6 MF  
typedef T & reference; +v)+ k  
} ; ']:>Ww.S  
template < typename T > bCg)PJuB  
struct   ref < T &> cl{kCSZo.z  
  { IQ $/|b/  
typedef T & reference; }? :T*CJ  
} ; qCI0[U@  
#ULzh&yO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b(Nxk2uv  
1Xkl.FcFw  
template < typename T > g/W&Ap;qVL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Da)H/3ii  
  { xFj<KvV[  
  return l(t) = r(t); BmI'XB3'P  
} jV.9d@EC  
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。  5?34<B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5@nv cCp  
.)|2^ 'W  
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 nhLw&V3y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _x]q`[Dih  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 @M)"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ] A,Og_g  
最后的布局是: y6P-:f/&*  
                Add ,KaO8^PB  
              /   \ J93@\b  
            Divide   5 tpn.\z%  
            /   \ KP xf  
          _1     3 b ~C^cM  
似乎一切都解决了?不。 YfUo=ku  
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。 ZPlY]e  
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。 ,CP&o  
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: IWT -)+  
{O_`eS  
template < typename Right > i{7Vh0n3S-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const j-k]|0ea}  
Right & rt) const S^7u`-  
  { 303x|y  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wqF_hs(O  
} /_V4gwb}|-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Is(ZVI  
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。 ?/YT,W<c;&  
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。 CP LsSv5  
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。 R,8460e7  
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。 =kBWY9 :$,  
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? C[[:/X(c  
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: 3a?dNwM@  
.|/VD'xV"  
template < class Action > [u;>b?[{  
class picker : public Action 1$nuh@-ys  
  { ] ?k\ qS  
public : =p \eh?^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6Zmzo,{  
  // all the operator overloaded F @uOXNz)  
} ; NI2-*G_M  
uX8G<7O^  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 }UWi[UgA  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: '^`%  
| W<jN  
template < typename Right > roNs~]6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vPET'Bf(YV  
  { ]DK.4\^  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PX5U)  
} |D~#9  
FJIo] p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -"x25~k!?F  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 RX ,c4;  
n=%D}W  
template < typename T >   struct picker_maker B18?)LA  
  { BUU ) Sz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; POb2U1Sj  
} ; >]/aG!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > tREC)+*\  
  { S!g0J}.z  
typedef picker < T > result; S*(n s<L  
} ; uE&2M>2  
PHg(O:3WG  
下面总的结构就有了: o(Q='kK  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 */ok]kX'  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 43/!pW  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 BF(Kaf;<t.  
至此链式操作完美实现。 SAUG+{Uq  
1V;m8)RF  
Rqun}v}  
七. 问题3 P+(Ys[J3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ~uweBp~O  
{AO`[  
template < typename T1, typename T2 > iYl{V']A  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (lLCAmK 5?  
  { j)lgF:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {3N5Fi7S  
} FSyeDC^@  
giu8EjzK  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: jHM}({)-  
1w|u ^[~u\  
template < typename T1, typename T2 > z{G@t0q  
struct result_2 G-G\l?R(  
  { Wfj*)j Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3R[,,WAj$  
} ; (d}z>?L  
(!dwUB  
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? TuMD+^x  
这个差事就留给了holder自己。 c7/fQc)h4d  
    @^K_>s9B  
[p 8fg!|  
template < int Order > V1\x.0Fs  
class holder; W*Ce1  
template <> (0QYX[(r~o  
class holder < 1 >  nCSXvd/  
  { R\>=}7  
public : XFcIBWS  
template < typename T > k+As#7V  
  struct result_1 Jkub|w#QH  
  { ?KXgG'!!  
  typedef T & result; & <Jvaf_=  
} ; 9|&%"~6'  
template < typename T1, typename T2 > .> |]Lo(=l  
  struct result_2 Y )9]I6n7  
  { = RQ\i6Y  
  typedef T1 & result; uJ>_ 2  
} ; @P xX]e  
template < typename T > Czt>?8x`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 7Hp~:i30  
  { ,?>:Cdz4  
  return (T & )r; te8lF{R  
} l@nG?l #  
template < typename T1, typename T2 > 7|$ H}$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const x\!Uk!fM  
  { 7s'r3}B`  
  return (T1 & )r1; x#&%lJT  
} ]{E{ IW8  
} ; 3&vUR(10  
4 n\dh<uY  
template <> J3#  
class holder < 2 > ,K[}Bz  
  { 6$"0!fl>  
public : "\u_gk{g  
template < typename T > :Y>M/ /0  
  struct result_1 @qWes@  
  { S!wY6z  
  typedef T & result; *WX,bN6Ot  
} ; d&[.=M\E8  
template < typename T1, typename T2 > Ex3V[v+D(  
  struct result_2 K#oF=4_/|  
  { *Zi:^<hv  
  typedef T2 & result;  C#x9RW  
} ; ,T3_*:0hk!  
template < typename T > T<=]Vg)^r"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *O@uF4+!1  
  { ~R\Z&oQ  
  return (T & )r; Dt p\ T|)  
} tr $~INe  
template < typename T1, typename T2 > wa}\bNKQk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -jOCzp  
  { >"q~9b A  
  return (T2 & )r2; :D!}jN/)  
} tlz)V1L  
} ; K=mW`XXup  
h(VF  
p 6FPdt)  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 m?=9j~F *  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rxJWU JMxK  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: }n91aE3v  
;wkoQ8FD9  
return l(i, j) = r(i, j); r]+N(&q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `&-)(#  
yhi6RDS  
  return ( int & )i; 235wl  
  return ( int & )j; y 2v69nu~q  
最后执行i = j; ~Q)137u]P  
可见,参数被正确的选择了。 8!uqR!M<C  
 'WW['  
.^J7^ Ky,  
d5ivtK?  
yAt,XG3  
八. 中期总结 \.7O0Q{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: E5}wR(i,4  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 l;gj],*  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NFQR  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor /K./k!'z  
,wvzY7%  
L?c7M}vV  
ve|`I=?2  
H _%yh,L  
l*Iy:j(B  
九. 简化 M!ra3Y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ix=H=U]Q{  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (YJ]}J^  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ORo +=2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5wws8w  
  +-*/&|^等 ;f8$vW ];  
2. 返回引用。 Rr'^l ]  
  =,各种复合赋值等 /:j9 #kj  
3. 返回固定类型。 8v)PDO~D}A  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) uJP9J  U  
4. 原样返回。 -bHfo%"^TT  
  operator, %)K)h&m  
5. 返回解引用的类型。 3g#fX{e_5!  
  operator*(单目) D|1pBn.b]'  
6. 返回地址。 gZs UX^%  
  operator&(单目) (y xrK  
7. 下表访问返回类型。 ]k (n_+!  
  operator[] > CPJp!u  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 L8FLHT+R-  
  operator<<和operator>> Ih!D6  
"c  S?t  
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。 3 #zw Y  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Y C uuj$  
|# zznT"  
template < typename Left > +I?T|Iin  
struct value_return u$ZahN!  
  { D* oJz3[  
template < typename T > \y%:[g}Fvw  
  struct result_1  /_r g*y*  
  { jR^>xp;  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I&e ,R  
} ; W1UG\d`2  
7Lr}Y/1=  
template < typename T1, typename T2 > $^2 j#]uX  
  struct result_2 y!9facg  
  { 2_x~y|<9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A~!3svJW  
} ; 0-^wY8n-=  
} ; dD2N!umW  
I<I?ks  
YJO,"7+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait QcQ:hHF  
A@wRP8<GKj  
下面我们来剥离functor中的operator() hal3J  
首先operator里面的代码全是下面的形式: EuAJ.n  
"KY9MBzPD  
return l(t) op r(t) 'ErtiD  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) o 6$Q>g`]  
return op l(t) 3f{%IU(z  
return op l(t1, t2) J!QzF)$4J  
return l(t) op 7]q$ sQ  
return l(t1, t2) op FshQ OFW  
return l(t)[r(t)] z90=,wd  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q-[^!RAK?  
VvwQz#S  
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: 2S1wL<qP  
单目: return f(l(t), r(t)); z^/aJ@gQ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0;-S){  
双目: return f(l(t)); {.We%{4V  
return f(l(t1, t2)); 1R/=as,R  
下面就是f的实现,以operator/为例 -4JdK O  
9Q".166  
struct meta_divide k!]Tg"]JAh  
  { wR;_x x  
template < typename T1, typename T2 > ]FLuiC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) W"mkNqH  
  { %$ ^yot  
  return t1 / t2; Te"<.0~1  
} >9f-zv(n  
} ; c FjC  
8VLr*83~8  
这个工作可以让宏来做: 7oPBe1P,K+  
0;Y_@UVj  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ LB1.N!q1  
template < typename T1, typename T2 > \ m7 !Fb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Q:]F* p2  
以后可以直接用 1anV!&a<K(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {Ex0mw)T  
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 n>X  
(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。。。) xA nAW  
Llf>C,)  
g eaeOERc  
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 snTj!rV/_  
%Gn(b 1X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 35yhe:$nf  
class unary_op : public Rettype Gb%PBg}HH  
  { #Dx$KPD  
    Left l; bwo"s[w  
public : O'deQq[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :L9\`&}FS  
/^ v4[]  
template < typename T > }k}5\%#li5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J4te!,  
      { 8zz-jk R  
      return FuncType::execute(l(t)); 0Bn$C, -  
    } _OTkv6;4n  
WK#lE&V3  
    template < typename T1, typename T2 > |B4dFI?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z94D<X"  
      { K}O~tff  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); io:?JnQSA  
    } Gq;0j:?CC  
} ; 6^['g-\2  
K/Axojo  
G7C9FV bR  
同样还可以申明一个binary_op +v&+8S`+  
Hu x#v>e  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8T 6jM+ h  
class binary_op : public Rettype 3}$L4U  
  { #hzs,tvvD  
    Left l; XH)MBr@Fz  
Right r; iD@2_m)  
public : 2o/}GIKj  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W.o W =<  
P G) dIec  
template < typename T > z@VY s  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A1\;6W:  
      { K ^H=E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #(CI/7 -  
    } SR~~rD|V  
/NLpk7r[\q  
    template < typename T1, typename T2 > sl%B-;@I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \C*?a0!:Z}  
      { H5/%"1Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); O>w $  
    } 2N(c&Dzkh`  
} ; t,R5FoV  
u9m"{KnV  
<H)h+?&~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 W ;IvR   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行  7P]_03  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ` M"Zq  
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。 2hf]XV\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! f? [y-  
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。。。 y S7[=S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ik=KEOz  
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) I2|iqbX40Q  
下面是修改过的unary_op ~oT0h[<  
"S#0QH%5  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^#exs Xy  
class unary_op ^fS~va  
  { ,_YCl09p(  
Left l; LUKdu&M  
  H*yX Iq:  
public : F:IG3 @  
HnioB=fc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} &hd+x5  
YG?W8)T  
template < typename T > 5H==m~  
  struct result_1 8Z/P<u  
  { 4<Bj;1*4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; kHX- AsRc  
} ; 5@Ot@o  
C/_W>H_   
template < typename T1, typename T2 > nd_d tsp#  
  struct result_2 GR O[&;d`  
  { +n^$4f  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Y'bDEdeT  
} ; "=9L7.E)  
-UPdgZ_Vxz  
template < typename T1, typename T2 > OyZgg(iN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G+^HZ4jg  
  { 0l^-[jK)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Sxjwqqv  
} 7qgHH p  
$0D]d.w=  
template < typename T > k=w%oqpN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uQ9P6w=Nt  
  { |CY.Y,  
  return OpClass::execute(lt(t)); h3>/..l  
} fX#Em'Ab[  
`EBo(^n}O  
} ; =|pQA~UU#  
io$AGi  
gAgzM?A1(  
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 noOG$P#  
好啦,现在才真正完美了。 @\z2FJ79w  
现在在picker里面就可以这么添加了: bb+-R_3Kd  
>=6tfLQ  
template < typename Right > l>7`D3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const e<9IwS!/  
  { !95ZK.UT  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5R/k -h^`  
} ~WehG<p v[  
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。 gI'4g ZH  
sR +=<u1  
vM1f-I-  
. sgV  
4mQ:i7~  
十. bind 29 Yg>R!/  
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。 ^yu0Veypy  
先来分析一下一段例子 p_) V@ 7  
+VI2i~  
vv"_u=H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #l+U(zH:JG  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,g 6w2y7 ]  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /b@8#px  
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。 GO+cCNMa"  
我们来写个简单的。 z6ArSLlZ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: EUu"H` E+  
对于函数对象类的版本: sZFjkfak  
M@E*_U!U  
template < typename Func > *(PGL YK  
struct functor_trait  l}5@6;}  
  { &^{HD }/{b  
typedef typename Func::result_type result_type; |t!kD(~r  
} ; Vqb4 MWW  
对于无参数函数的版本: b Zn:q[7  
8uchp  
template < typename Ret > xCEEv5(5  
struct functor_trait < Ret ( * )() > i~MCY.F  
  { M`9qo8zCi  
typedef Ret result_type; B'lWs;  
} ; co|jUDu>W  
对于单参数函数的版本: @vCPX=c  
4=%Uv^M  
template < typename Ret, typename V1 > #78p# E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .`)\GjDv  
  { .MXznz  
typedef Ret result_type; '0p 5|[ZD  
} ; $ [by)  
对于双参数函数的版本: B= jJ+R  
0;#%KC,  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > SirjWYap  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > kBS;SDl)  
  { g>1yQ  
typedef Ret result_type; |-e*^|  
} ; g G>1  
等等。。。 gah3d*d7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8 T):b2h  
Yo/U/dB  
template < typename Func > \|F4@  
struct func_return ~>VEg3#F  
  { `|X E B  
template < typename T > [V|,O'X ~  
  struct result_1 E!8FZv8  
  { _[<R<&jG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >8"oO[U5>  
} ; r1\c{5Wt  
'nz;|6uC  
template < typename T1, typename T2 > j\B]>PP5  
  struct result_2 osoreo;V^  
  { d(3F:dbk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; X*KQWs.  
} ; X|TEeE c[L  
} ; .0:BgM  
3{ LXx  
O#7ONQfBO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Hzcy '  
2E33m*C2  
template < typename Func, typename aPicker > ug'I:#@2  
class binder_1 GbFLu`Iu  
  { y< W?hE[  
Func fn; 2?u>A3^R  
aPicker pk; AjKP -[  
public : gPSUxE `O.  
=Mzg={)v  
template < typename T > cv=nGFx6  
  struct result_1 l"5$6h  
  { I= G%r/3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZR.1SA0x?O  
} ; ng0IRJ:3  
w,bILv)  
template < typename T1, typename T2 > /;-KWu+5=  
  struct result_2 D>+&= 5{  
  { iS&~oj_-%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; jV]'/X<  
} ; 3FT%.dV^  
*Z>Yv37P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  Zf68 EB  
'b:e`2fl  
template < typename T > 7F5 t&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7!+kyA\}r^  
  { nd3=\.(P  
  return fn(pk(t)); g0v},n  
} VUC  
template < typename T1, typename T2 > XSyCT0f08  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lhw]?\  
  { gh=s#DQsFw  
  return fn(pk(t1, t2)); Z4A a  
} 1sl^+)z8  
} ; 4:q<<vCJv  
kMWu%,s4  
bj\v0NKN4  
一目了然不是么? {_0Efc=7  
最后实现bind WMnR+?q  
S+py \z%  
] e!CH <N  
template < typename Func, typename aPicker > c9-$t d&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f{xR s-u]  
  { EAn}8#r'(8  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >y mMQEX`  
} U_v{Vs  
)67_yHW  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `au(' xi<  
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。 z`qBs  
hLPg=8nJ_  
十一. phoenix ; Xrx>( n  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: _P 0,UgZz  
F, Y@  
for_each(v.begin(), v.end(), +Mc kR  
( vpcHJ^19  
do_ rUEoz|e4a  
[ ^"7tfo8  
  cout << _1 <<   " , " d af$`  
] -ZFeE[Z  
.while_( -- _1), ("0@_05OH  
cout << var( " \n " ) dya]^L}fL  
) T=35?   
); 9w'3d @  
06"p ^#  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: -fw0bL%0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor h>-JXuN  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4d4le  
那么我们就照着这个思路来实现吧: OSk:njyC[  
lE:X~RO"~  
Xoyk 'T] -  
template < typename Cond, typename Actor > qIcQPJn!}  
class do_while #u~s,F$De  
  { g <^Y^~+E  
Cond cd; !-b4@=f:  
Actor act; 8:;_MBt  
public : ]y3V ^W#  
template < typename T > I'2:>44>I6  
  struct result_1 z"*X/T  
  { |!{Q4<  
  typedef int result_type; drP2% u  
} ; -NtT@ +AE  
1RM;"b/  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ot]eaad  
F+,X%$A#?  
template < typename T > DrLNY"Zq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qb(#{Sw0  
  { SQ| pH"  
  do >Z?fX  
    { `)e;bLP  
  act(t); U^vQr%ha  
  } s^ rO I~  
  while (cd(t)); Nv "R'Pps  
  return   0 ; *vv <@+gA  
} h=SQ]nV{  
} ; } [}u5T`w>  
0cZyO$.  
dl;~-'0  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). p 2x OjS1  
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。 ]'V8{l  
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。 )tR5JK} AV  
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。 @;kw6f:{d  
下面就是产生这个functor的类: pg~vteq5  
?g%5 d  
E]w1!Ah M  
template < typename Actor > 'Wjuv9)/  
class do_while_actor H `y.jSNi  
  { v1<gNb)`  
Actor act; `bu3S }m7  
public : &?>h#H222  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} K];nM}<  
O-Hu:KuIf  
template < typename Cond > I\DmVc\l  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; T:o!H Xdj^  
} ; :zfnp,Gv  
v#&r3ZW0  
_ _cJ+%e  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;tTM3W-h  
最后,是那个do_ 'c5#M,G~  
\eF5* {9  
4"1OtBU3  
class do_while_invoker D}'g4Ag  
  { mj5$ 2J  
public : Ol H{!  
template < typename Actor > c+?L?s`"  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const },'hhj]O  
  { 6cz%>@  
  return do_while_actor < Actor > (act); #%z--xuJL  
} #Z<pks2 y  
} do_; D 7 l&L  
L>+g;GJ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? rt$z&#M  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }MP2)6  
最后来说说怎么处理break和continue FP<RoA? W  
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。 KJWYG^zI  
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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