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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda t-e:f0iz  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 m;k' j@:  
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, I@e{>}  
5yuR[ VU  
njX!Ez  
6*Rz}RQ  
  class filler Jv a&"}Cb  
  { ]hc.cj`\W&  
public : 3}2'PC  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .(`#q@73  
} ; J1hc :I<;  
LsoP >vJG  
l\JoWL  
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: }"E?#&^  
gCW.;|2  
',v -&1R  
V\Cu|m&HI  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); [PdatL2  
)lE]DG!  
`#E1FB2M  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 z1*8 5?  
*q\Ve)E}  
FlttqQQdf  
/V^Gn;  
二. 战前分析 b~z1%?  
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。 ,aU_bve  
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 ^3^n|T7le  
"oz qfh  
c\065#f!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >iDV8y  
  /* --------------------------------------------- */ `a*[@a#  
vector < int *> vp( 10 ); Tm 6<^5t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); S)T~vK(n  
/* --------------------------------------------- */ iG!tRNQ{y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); q]DV49UK  
/* --------------------------------------------- */ C5c@@ch :  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); c=0S]_  
  /* --------------------------------------------- */  mR)Xq=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); VE`5bD+%e  
/* --------------------------------------------- */ Ys|tGU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); eF823cH2x_  
*0^!%Y'/4  
R%=u<O  
1k EXTs=,  
看了之后,我们可以思考一些问题: IVjH.BzH9  
1._1, _2是什么? x* ?-KS|  
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。 !?,7Cu.5#6  
2._1 = 1是在做什么? |@`F !bnLr  
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。 d,tGW  
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。 C4Z}WBS(  
9nN$%(EO5;  
_0 Qp[l-  
三. 动工 9w9[0BX#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wM9HZraB<  
@GNNi?EY  
&Op_!]8`U  
9~/k25P  
template < typename T > >hHjDYjbf  
class assignment >4b:`L  
  { 1qp<Fz[  
T value; d"`/P?n x  
public : c07'mgsU  
assignment( const T & v) : value(v) {} pnl7a$z  
template < typename T2 > Uus%1hC%a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Z?ZiK1) K  
} ; P MV;A{T  
Xn@\p5<  
[#hpWNez(>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 "%ou'\}  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @-qS[bV  
O9?t,1  
A/ZZ[B-  
VbyGr~t  
  class holder +GqK$B(x7  
  { AqnDsr!  
public : b&BkT%aA(G  
template < typename T > 6Lj=%&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \]uD"Jqv#  
  { #}Y$+FtO  
  return assignment < T > (t); &\),V1"  
} BPs|qb-  
} ; zW.I7Z0^  
N1/)F k-z  
Gmi ^2?Z(  
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: R!{^qHb  
Zq1Z rwPF  
  static holder _1; B?n 6o|8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {| ~  
v% a)nv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); utOATjB.z  
而不用手动写一个函数对象。 pn"TFapJA  
Sp/t[\,'  
r{2V`h1/|  
\vwsRT 1  
四. 问题分析 5^lFksZ  
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。 6bPoC$<Z  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 w1U2cbCr/  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wzX(]BG  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 w(Jf;[o  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pV:;!+  
X?'ShXI  
五. 问题1:一致性 m-T@Og  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| E&>3{uZI  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tV.qdy/]}  
^V6cx2M  
struct holder 76 nrDE  
  {  \EI<1B  
  // 4f~ c# 0?  
  template < typename T > WX~: Y,l+u  
T &   operator ()( const T & r) const ]]Bq te  
  { l$_q#Kd  
  return (T & )r; OeMI  
} vX?MB  
} ; c?(;6$A  
fGdT2}gd  
这样的话assignment也必须相应改动: mv1g2f+  
JJC Y M  
template < typename Left, typename Right > xD.Uh}:J  
class assignment +|0f7RB+R  
  { IkWV|E  
Left l; oyw*Z_9~  
Right r; a%nksuP3  
public : n1XJ uc~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} mH`K~8pRg  
template < typename T2 > l7T@<V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j(xVbUa  
} ; Budo9z_w  
mM#[XKOC<  
同时,holder的operator=也需要改动: 6&9}M Oc  
[d d KC)tA  
template < typename T > ;D8175px;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &[yW}uV<7  
  { 7=3'PfS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |-)2 D=P  
} 3[{RH*nHD  
*C~$<VYI  
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。 mv,p*0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sh#hDU/</  
\:mZ)f3K=  
return l(rhs) = r; TKH!,Ow9A  
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。 %>io$o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: npCiqO  
,vcg%~-  
template < typename Tp > y,/Arl}yc  
class constant_t W^e"()d/Z  
  { PP*',D3  
  const Tp t; 0%(.$c>:f  
public : Qr.SPNUFK  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  Uf,fd  
template < typename T > l@W1b S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *DDqa?gQb  
  { b}APD))*H!  
  return t; HpKF7oJ'N  
} 7jS`4,  
} ; HuI?kLfj\  
faIHmU  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 / biB *Z  
下面就可以修改holder的operator=了 N+N98~Y`P  
Dve+ #H6N  
template < typename T > "L9yG:  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xfzGixA  
  { < C1Jim  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); [,a2A  
} uN;]Fv@Z  
O~*`YsL9  
同时也要修改assignment的operator() P->.eo#VG  
hU|TP3*  
template < typename T2 > bC h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ']&rPv kL  
现在代码看起来就很一致了。 zz m[sX}  
dbsD\\,2%N  
六. 问题2:链式操作 <| =^['vi  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w7E7r?)Wl|  
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。 lKSd]:3Xm  
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。 S_ER^Pkg  
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。 z)_h"y?H{%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct /^pPT6  
# ? _8 *?  
template < typename T > V44M=c7E  
struct result_1 DG-XX.:z  
  { ]jRaR~[UN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; B:]%Iu|  
} ; PZ.q  
&:?2IAe  
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: A(@VjXl  
`#3FvP@&  
template < typename T > "o}}[hRP  
struct   ref =}K"@5J  
  { ;oM7H*W C  
typedef T & reference; ""W*) rR   
} ; 1yd}F`{8UF  
template < typename T > "CTK%be{q/  
struct   ref < T &> ym*oCfu=  
  { xH4Qv[k Q7  
typedef T & reference; aovw'O\Q  
} ; L ]Y6/Q   
SL$ bV2T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: H"vkp~u]I  
a,ZmDkzuv  
template < typename T > %1Nank!Zj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 7 (kC|q\4M  
  { _O;2.M%@  
  return l(t) = r(t); MO%kUq|pg  
} 231,v,X[  
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。 ;7*R;/  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 G?dxLRy.do  
nXJG4$G  
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 We)l_>G  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a+=.(g  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DFM~jlH  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (N^tg8Z<  
最后的布局是: 6d{&1-@>  
                Add (iJ9ekB  
              /   \ 3aUWQP2  
            Divide   5 J.Fy0W@+k4  
            /   \ [4 y7tjar^  
          _1     3 $2/v8  
似乎一切都解决了?不。 ]L/AW  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 krMO<(x+  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Ba#wW E  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: chakp!S=  
Vk:] aveW  
template < typename Right > .8dlf7* ,  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const "pMx(  
Right & rt) const hF^y4v|5  
  { tl"?AQcBR  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); yOswqhz  
} Yaix\*II  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 LK:Jkjp^  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 C )J@`E  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2>*b.$g  
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。 |))O3]-  
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。 nh]}KFO h  
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? -$sVqR>_  
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: :d=: >_[  
O48*"Z1  
template < class Action > %CIRN}  
class picker : public Action 3%L@=q  
  { ><wYk)0E  
public : O6"S=o&  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 6%a:^f]  
  // all the operator overloaded @8eQ|.q]Q  
} ; *?3c2Jg=E  
gGE&}EoLU  
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。 "ph<V,lg  
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: +)ba9bJ|  
;ZoEqMv  
template < typename Right > wfQ^3HL  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const b Od<x >@  
  { FH)_L1n  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); >K n7A  
} &>A<{J@VL  
i_f\dkol  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !hjA   
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。 czg9tG8  
v%@)I_6[P  
template < typename T >   struct picker_maker KdXqW0nm  
  { wV^c@.ga  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?np3*;lw  
} ; 0vZ49}mb)  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v2jpao<K  
  { 2(AuhZ>  
typedef picker < T > result; XiO~^=J  
} ; +SNjU"x  
g\]~H%2 ,  
下面总的结构就有了: Vrn+"2pdJ  
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。 ib-H jJ8  
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。 !2F X l;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %R^*MUTx  
至此链式操作完美实现。 +3[8EM#g  
b?K`DUju{0  
a.2Xl}2o5  
七. 问题3 =/Ph ]f9  
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。 IXv9mr?H}  
A)_HSIVi  
template < typename T1, typename T2 > K~6u5a9s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RXRoMg!-P  
  { T#.pi@PF>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); .$]-::&  
} :nS$cC0x*  
u{&#Gci  
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: 2EiE5@  
$X,dQ]M  
template < typename T1, typename T2 > TW6F9}'f&  
struct result_2 +~$pkxD"  
  { G^V a$ike  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Mp?L9  
} ; GK=b  
Xp[xO0  
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? Z;y(D_;_  
这个差事就留给了holder自己。 HCw,bRxm  
    h + <Jv   
ckYT69U  
template < int Order > L+8{%\UPd  
class holder; *Wf Qi8  
template <> dh_c`{9  
class holder < 1 > ^[6el_mj  
  { ..7 "<"uH  
public : ^^B~v<uK  
template < typename T > ly#jl5wmT  
  struct result_1 I-^C6~  
  { $!$,cK Pl5  
  typedef T & result; &dG^M2g-F  
} ; a}Z+"D  
template < typename T1, typename T2 >  ]0XlI;ah  
  struct result_2 b|-S;cw  
  { m*.+9 6  
  typedef T1 & result; _:]g:F[ #  
} ; tb4^+&.GS  
template < typename T > ERy=lP~gV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  <H npI  
  { r{ KQ3j9O  
  return (T & )r; IGOEqUw*  
} 82iFk`)T  
template < typename T1, typename T2 > sYbmL`{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SBI *[  
  { nS](d2  
  return (T1 & )r1; i5aY{3!  
} zpjE_|  
} ; ]$=#:uf  
x4K A8  
template <> @N ]]Cf>x  
class holder < 2 > Lg~ll$ U  
  { G6dUm_iB  
public : d( yTz&u)  
template < typename T > 6Yl+IP];i  
  struct result_1 oL~?^`cGZ  
  { Sm{> 8e}UE  
  typedef T & result; 2 w6iqLr?  
} ; &->ngzg  
template < typename T1, typename T2 > #{?~XS  
  struct result_2 fejC ,H4I  
  { 9Dbbk/j|  
  typedef T2 & result; }3_ >  
} ; 7"F29\  
template < typename T > [{`2FR:Cd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Q' Tg0,,S  
  { '50}QY_R.  
  return (T & )r; ,q;?zcC7  
} <_c8F!K)T  
template < typename T1, typename T2 > bObsj]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Nz}PcWF/  
  { d^f rKPB  
  return (T2 & )r2; LmytO$?2(  
} fm L8n<1  
} ; d8iq9AP\o  
6bPl(.(3  
0U~*uDU  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 Mi;Pv*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o{hX?,4i  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B$n1 k 45  
SgYMPBh  
return l(i, j) = r(i, j); }'*6 A  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }m'n1tm;  
i\O^s ]  
  return ( int & )i; )*`h)`\y  
  return ( int & )j; x[0O*ty-*<  
最后执行i = j; RD46@Q`  
可见,参数被正确的选择了。 {xH?b0>  
xP,b/T #a  
X`1R&K;z^  
uaz!ze+  
3)OQgeKU  
八. 中期总结 ',c~8U#q  
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: gJCZ9{Nl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 }8PO m#  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 NJ]3qH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0)M8Tm0$  
~d].<Be  
i(_A;TT6  
8NiR3*1  
uovv">Uw  
x H&hs$=  
九. 简化 wJNm}Wf  
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。 !-.GfI:q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OQ- Hn -H  
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: hf^<lJh~=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 :m(DRD  
  +-*/&|^等 ;1s+1G}_z  
2. 返回引用。 #n}~u@,o_  
  =,各种复合赋值等 kY @(-  
3. 返回固定类型。 U2l3E*O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ,uAp;"YJeV  
4. 原样返回。 Bp3E)l  
  operator, zh|9\lf  
5. 返回解引用的类型。 B]@25  
  operator*(单目) FJ-H ;  
6. 返回地址。 XbqMWQN*  
  operator&(单目) ]8}51y8  
7. 下表访问返回类型。 o<G#%9j  
  operator[] "VZXi_P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o8Gygi5  
  operator<<和operator>> Dnl<w<}ZU:  
Pc_aEBq  
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。 D}q"^"#T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "4;nnq  
8! rdqI   
template < typename Left > ICvV}%d  
struct value_return pF4Z4?W  
  { K)BQ0v.:[  
template < typename T > 0/b  _T  
  struct result_1 h%krA<G9  
  { o6d x\  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; t* =[RS*  
} ; ATl?./Tu  
@p L9a1PJv  
template < typename T1, typename T2 > >WIc"y.  
  struct result_2 m3gv %h  
  { G[A3H> >  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o87kF!x  
} ; W3:Fw6v  
} ; nuXL{tg6  
0] kKF<s  
sl `jovT[Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p,goYF??  
lQ-<T<g  
下面我们来剥离functor中的operator() Jsysk $R  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  L23}{P  
w?8SQI,~X  
return l(t) op r(t) ;~EQS.Qp  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 5$: toL  
return op l(t) EU%,tp   
return op l(t1, t2) 1|(Q|  
return l(t) op 3o%vV*  
return l(t1, t2) op I70c,4_G  
return l(t)[r(t)] 6e%@uB}$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }=5>h' <  
eHuJFM  
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: M'PZ{6;  
单目: return f(l(t), r(t)); njF$1? )sq  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Lr:Qc#2  
双目: return f(l(t)); ?: yz/9(  
return f(l(t1, t2)); {aUnOyX_  
下面就是f的实现,以operator/为例 x}yl Rg`[  
A^>@6d $2  
struct meta_divide qcS.=Cj?)  
  { N)H "'#-  
template < typename T1, typename T2 > 4b`E/L}2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) lL:a}#qxU  
  { N2v/<  
  return t1 / t2; 7C|!Wno[;  
} IT1YF.i  
} ; }/F$73Xd  
AJbCC  
这个工作可以让宏来做: c3^!S0U  
YV<y-,Io  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ,Uz8_r  
template < typename T1, typename T2 > \ ]>t~Bcn m  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; LE\=Y;%  
以后可以直接用 ->8Kd1^F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l1)~WqhE}  
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  X0VS a{  
(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。。。) >u?.gJm~  
GtVT^u_   
m&:&z7^p  
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 mGjB{Q+  
tWIs |n  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 9 {&g.+  
class unary_op : public Rettype HIXAA?_eh=  
  { JWix Y/  
    Left l; ^#Ha H  
public : #ES[),+|mB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H<(F$7Q!\  
p~ b4TRvA6  
template < typename T > %S`& R5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0%ul6LvM  
      { <RY =y?%z  
      return FuncType::execute(l(t)); ; oyV8P$  
    } eDJnzh83  
X 0G,tl  
    template < typename T1, typename T2 > ;6W]f([  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &h-_|N  
      { MJ|tfQwhx  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); c*;oR$VW  
    } m,k 0 h%  
} ; IZ=Z=k{  
ipu!{kJ  
S,c{LTL  
同样还可以申明一个binary_op 42NfD/"g+s  
L  ;L:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c/|{yp$Ga>  
class binary_op : public Rettype *;fTiL  
  { IT| h;NUG  
    Left l; L4>14D\  
Right r; 9>)b6)J D  
public : ^kKLi  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9/k2 zXY  
>)kKP8l7  
template < typename T > (Q*q# U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1 l,fK)z  
      { )|~&(+Q?]  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); qyz%9 9  
    } B\J[O5},  
j&8YE7  
    template < typename T1, typename T2 > 6}^x#9\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sL$sj|"S  
      { p&(0e,`z/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); -9b=-K.y  
    } 1bFZyD"  
} ; \p4*Q}t  
cNWmaCLN$  
$*C }iJsF  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 w2s`9  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 WLUgiW(0$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) U% h.l  
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。 h/Mt<5  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! TO6F  
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。。。 =XfvPBA  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 o?baiOkH  
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) \.i7( J]  
下面是修改过的unary_op :3D8rqi:  
JHxcHh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :Awwt0  
class unary_op )s!A\a`vEd  
  { ,U{dqw8E{  
Left l; +^AdD8U  
  F*k =JL  
public : /TMVPnvz.  
F5*-HR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]46h!@~aC  
v;(cJ,l  
template < typename T > ]&8em1  
  struct result_1 3r~8:F"g  
  { (JbRhcg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; +6WjOcu  
} ; dn h qg3Y  
.\b.l@O<Z  
template < typename T1, typename T2 > NS[Z@@  
  struct result_2 7!M; ?Y  
  { gq('8*S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?p{ -Yp*h  
} ; {]IY; cL  
rmjuNy=(  
template < typename T1, typename T2 > =oSD)z1c?x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +L09^I  
  { Ftyxz&-4$p  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); zZ[kU1Fyv  
} `{#""I^_  
AF:_&gF  
template < typename T > 3o rSk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hcf"u&%  
  { gW~YB2 $  
  return OpClass::execute(lt(t)); a!o%x  
} rCo}^M4Pb  
JAxzXAsAR  
} ; qjRbsD>  
g0 Q,]\~  
iZ]^JPU}  
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 rO}1E<g (  
好啦,现在才真正完美了。 %p\ ~  
现在在picker里面就可以这么添加了: Aw7N'0K9UN  
$?ss5: S  
template < typename Right > ?8753{wk  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const %g?M?D8Ud3  
  { v} !lx)#  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %RW*gUvc]  
} (\qf>l+*  
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。 `@y~JNf!  
TFHYB9vV  
@kSfF[4H  
.nY}_&  
K-'uE)  
十. bind D&fOZVuqZ  
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。 >FeCa h Fn  
先来分析一下一段例子 56Lxr{+X  
!~zn*Hm  
O C;~ H{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 92j[b_P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (%6fZ  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O}C*weU  
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。 6EY\  
我们来写个简单的。 tO&n$$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "y8W5R5kL4  
对于函数对象类的版本: TTO8tT3[6}  
-[*y{K@dh  
template < typename Func > 3_RdzW}f  
struct functor_trait !}} )f/  
  { K7s[Fa6J  
typedef typename Func::result_type result_type; W /v &V#  
} ; jct=Nee|  
对于无参数函数的版本: odL* _<Z  
E|-oUz t  
template < typename Ret > =Fe4-B?I  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P:Q&lnC  
  { dOaOWMrfdf  
typedef Ret result_type; [m! P(o  
} ; e>_a (  
对于单参数函数的版本: sC"w{_D@*4  
6# bTlmcg  
template < typename Ret, typename V1 > x'-gvbj!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ;~1xhpTk  
  { Ho#nM_ q  
typedef Ret result_type; zjH8 S  
} ; D_( NLC  
对于双参数函数的版本: `)$G}7cRUH  
8i^ ./P  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > n+ H2cl }  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n3? msY(*  
  { uju'Bs7   
typedef Ret result_type; SDbkPx  
} ; P\@kqf~pC  
等等。。。 uNEl]Q]<e]  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy mY=sh{ir  
*|q{(KX  
template < typename Func > B3yTN6-  
struct func_return GsO(\hR6^  
  { Z6b]EcP)#  
template < typename T > pcIS}+L  
  struct result_1 }x#e.}hf&  
  { JS03B Itt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XlXt,  
} ; Pc?"H!Hkn  
t!xdKX& }  
template < typename T1, typename T2 > W$7H "tg  
  struct result_2 g3Q;]8Y&  
  { y<HNAG j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o;DK]o>kH  
} ; By9CliOy:  
} ;  +mft  
q`8 5-  
x44V 9-o  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 7z{N}  
Cj}H'k<B  
template < typename Func, typename aPicker > (:]+IjnE  
class binder_1 *" OlO}o  
  { *N: $,xf  
Func fn; : ^p aI  
aPicker pk; qHheF%[\5  
public : #" "T>+  
d=D#cs;\  
template < typename T > +tt!xfy  
  struct result_1 : &nF>  
  { VcsM Da  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; \ -Xtb m  
} ; }l}_'FmQ  
LB({,0mcX  
template < typename T1, typename T2 > LRaO}-<b  
  struct result_2 { 2Ew^Li  
  { : Wtpg   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MGK?FJn_?  
} ; %TAS4hnu%  
,o0Kevz  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} kVCWyZh4  
T12Zak4.=  
template < typename T > LPs5LE[Pm  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L%3Bp/`S  
  { 2~QJ]qo=  
  return fn(pk(t)); db_}][;.c  
} eB_r.R{  
template < typename T1, typename T2 > F/1m&1t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K;Hgq4  
  { 1R yE8DdP  
  return fn(pk(t1, t2)); gH,Pz  
} h 2JmRO  
} ; =z"8#_3A  
t_16icF9U  
PJ&L7   
一目了然不是么? $0OOH4  
最后实现bind b>i5r$S8G  
S[hyN7sI  
+e.w]\}  
template < typename Func, typename aPicker > 8QL=%Pv  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) HCkfw+gaV  
  { FG!hb?_1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z`$c4p6G6  
} ;ThFB  
4Z=`;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {98e_z w  
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。 O0 Uh  
k' Fu&r  
十一. phoenix bYpeI(zK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^~vM*.j~j  
2A";o E  
for_each(v.begin(), v.end(), T%FW|jKw  
( Z]tQmV8e  
do_ 79}jK"Gc  
[ MwQ4&z#wh  
  cout << _1 <<   " , " bWlY Q  
] _!vy|,w@e  
.while_( -- _1), =-r); d  
cout << var( " \n " ) y3j"vKG  
) |*b-m k  
); Q@PDhISa  
]xoG{%vgb  
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: C4gES"T  
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 34"PtWbV>  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  .9r85  
那么我们就照着这个思路来实现吧: %{3q=9ii  
7{w}0PMx  
%\|{_]h}y  
template < typename Cond, typename Actor > QY<5o;m`  
class do_while '+vmC*-I(  
  { Rrl  
Cond cd; ZQ*Us*9I  
Actor act; ;PMh>ZE`  
public : {,*vMQ<^  
template < typename T > 3iX\):4  
  struct result_1 `$6~QLUf  
  { o[WDPIG  
  typedef int result_type; IoK/2Gp  
} ; <-N2<s l  
uifVSf*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,LSiQmV5  
4$ihnb`DQN  
template < typename T > v2:i'j6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wYV>Qd Z  
  { ZMiOKVl  
  do < FO=PM  
    { 1kUlQ*[<|  
  act(t); UuF(n$B  
  } y:Of~ ]9@  
  while (cd(t)); FINHO058^Y  
  return   0 ; PXJ7Ek*/  
} 0WSZhzNyY  
} ; E'U x2sh  
g3{UP]Z71  
gVR]z9  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). k 9z9{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 kcg\f@d$  
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。 `=,emP&(H&  
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。 Kdp($L9r  
下面就是产生这个functor的类: _'L16@q  
idX''%"  
GPL%8 YY  
template < typename Actor > RB %y($  
class do_while_actor LGZa l&9AY  
  { NV9JMB{q  
Actor act; K5XW&|tY!  
public : Av5:/c.B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x{<l8vL=-c  
E!mv}  
template < typename Cond > 'x"(OdM:[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2=0HQXXrq  
} ; 8=joVbs  
w=rD8 @  
u-4@[*^T$  
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-d@N+  
最后,是那个do_ CAs:>s '8  
a\}MJ5]  
xz5A[)N  
class do_while_invoker zUv#%Q8vw  
  { 3T gX]J@  
public : n;N79`mZC  
template < typename Actor > ^w.]1x  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G\;6n  
  { xb9+-{<J  
  return do_while_actor < Actor > (act); i-5,* 0e6m  
} ,R<9yEWm  
} do_; IVxZ.5:L$  
1TGRIe)  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *0eU_*A^zO  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ty pbwfM]  
最后来说说怎么处理break和continue >X05f#c"v/  
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。 p e+h8  
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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