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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {HO,d{{  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >bRoQ8  
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, CXiDe)|<E  
_9f7@@b  
He9Er  
"UYlC0 S\  
  class filler P(xgIMc H  
  { :lU#Dm]  
public : l6T^e@*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <s=i5t My5  
} ; ;:  xE'-  
+v+Dkyf:V  
)">uI\bi  
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: .^xQtnq  
Z'~/=a)7  
(M# m BS  
uCHM  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); kO/YO)g  
S&F[\4w5]  
bjBXs;zr@\  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GYrUB59  
/H*[~b   
2)Q%lEm`SP  
]+5Y\~I  
二. 战前分析 1RauI0d*  
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。  p ~pl|  
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 D}rnp wp{  
XnKf<|j6k  
qN'%q+n  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y,m=&U  
  /* --------------------------------------------- */ <u  ImZC  
vector < int *> vp( 10 ); =)%~QK {Y  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); !KtP> `8  
/* --------------------------------------------- */ Q sPZ dC  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); a|ZJzuqo  
/* --------------------------------------------- */ je74As[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); UW Px|]RC  
  /* --------------------------------------------- */ o,qUf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _=K\E0I.m  
/* --------------------------------------------- */ u)~::2BXAn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ft$ 'UJ% j  
:m0 pm@  
=&mdxKoT0  
^qtJcMK+hq  
看了之后,我们可以思考一些问题: /BrbP7  
1._1, _2是什么? zCrM~  
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。 fS4 Ru  
2._1 = 1是在做什么? J@IF='{  
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。 )gG_K$08?  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 AQs_(LR  
}q)dXFL=I#  
RCMO?CBe  
三. 动工 bKQ-PM&I/t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J6J; !~>_  
w_#5Na}>d  
fn.}LeeS>  
cK t8e^P  
template < typename T > *KPNWY9!W  
class assignment lsOZ%p%fV  
  { G:;(,  
T value; nn/_>%Y  
public : :2MHx}]il  
assignment( const T & v) : value(v) {} T]?QCf  
template < typename T2 > BoXGoFn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } `f%sq*O~  
} ; R1\$}ep^  
lR3JyYY{X  
lHSu T2)x;  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 x2z%J,z@4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 'q{|p+  
N,u~ZEI  
eX9H/&g  
ZTP&*+d  
  class holder =]F15:%Z q  
  { RLX?3u&  
public : I)F3sS45}  
template < typename T > 06vxsT@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (Y?" L_pC  
  { +#R<emW  
  return assignment < T > (t); F#$[jh$  
} GHo=)NTjy  
} ; `Hq)g1a7q  
XxEKv=_bc  
 e{33%5  
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: '74-rL:i  
JOJ? .H&su  
  static holder _1; OA3* "d*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :]oRx  
XK4idC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RAW(lZ(  
而不用手动写一个函数对象。 ~wsD g[  
B!cg)Y?.bd  
RxVf:h'l  
x0!5z1KQh  
四. 问题分析 (C EXPf  
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。 $}G03G@  
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。 :LwNOuavN  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 F! ;0eS"xp  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4^0L2BVcv  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  `9  
$6X CHVx  
五. 问题1:一致性 L27i_4E,  
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?| wcT0XXh  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ex ?)FL$4  
Tv& -n  
struct holder ^rc!X]C9  
  { uYPdmrPB?l  
  // DM*mOT  
  template < typename T > z Lw=*  
T &   operator ()( const T & r) const 4 }l,F  
  {  >y&4gm  
  return (T & )r; 9T4x1{mO  
} aD~3C/?aW  
} ; O7shY4Sr  
J>P{8Aw  
这样的话assignment也必须相应改动: .pgTp X   
d FF[2  
template < typename Left, typename Right > 9&=~_,wJd  
class assignment Kc*h@#`~oL  
  { FLO#!G  
Left l; q@ >s#  
Right r; 1pC!F ;9Oo  
public : e g#.f`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &,xN$  
template < typename T2 > B~cQl  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 5B!l6ST  
} ; 7z"xjA  
N.C<Mo  
同时,holder的operator=也需要改动: oBr/CW  
1@C0c%  
template < typename T > <J@Y=#G$2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const _*1/4^  
  { 716JnG>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Ns2M8  
} jQzq(oDQw  
_e$15qW+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s)#FqB8  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nnX,_5s  
zR(}X8fP  
return l(rhs) = r; }<o.VY&;.  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9hEIf,\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ^ElUU?rX  
^$SI5WK&)  
template < typename Tp > {,tEe'H7  
class constant_t V*rAZ0  
  { mL`,v WL/`  
  const Tp t; ~isrE;N1|  
public : ";yCo0*  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} BB5(=n+  
template < typename T > NS @j`6/U  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const e.jrX;;$!&  
  { tM]~^U  
  return t; "  m<]B  
} +uKh]RP  
} ; ZIQy}b'  
R9nW5f Nf  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 UVlD]oXKh  
下面就可以修改holder的operator=了 B)g7MG  
t7tX<|aN  
template < typename T > @9g$+_"ZT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const K>X#,lE-  
  { p'fq&a+  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); GZ,`?  
} #4iSQ$0  
w%R(*,r6  
同时也要修改assignment的operator() ;`',M6g  
reJw&t}Q  
template < typename T2 > F8mS5oB|^  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } O4J <u-E$  
现在代码看起来就很一致了。 NovF?kh2  
TELN4*  
六. 问题2:链式操作 |N, KA|Gdq  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 U Hh  
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。 a(RTb<  
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。 KGb:NQ=O6i  
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。 "j-Z<F]]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1"tyxAo\  
vYb.Ub+  
template < typename T > $P'Y  
struct result_1 z6 T3vw  
  { :_9MS0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :Z)a&A9v  
} ; E;m]RtvH  
K|[p4*6  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }#%3y&7M7  
j#4 Iu&YJ  
template < typename T > b7-M'-Km0_  
struct   ref 6L5j  
  { ~4gOv  
typedef T & reference; VPOzt7:  
} ; })#VO-J  
template < typename T > 0QJ :  
struct   ref < T &> Hwb+@'o  
  { _A]8l52pt  
typedef T & reference; YkWv*l  
} ; b$@vJ7V!  
QjT$.pU d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: j8Pqc]  
b0VEMu81k  
template < typename T > +lYo5\1=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const stxei 6  
  { OdKfU^  
  return l(t) = r(t); Fh8 8DDJ  
} 5r2A^<)  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3#\++h]QZ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \p4>onGI  
5& 2([  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }H5~@c$  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Yamu"#  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Bm>>-nG;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ;OMR5KAz  
最后的布局是: s7d4)A%  
                Add 60\`TsFobT  
              /   \ ~:krJ[=  
            Divide   5 <(Rbu2_  
            /   \ d6+$[4w  
          _1     3 $./&GOus  
似乎一切都解决了?不。 eG_@WLxwD  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 8P?p  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 F$sDmk#  
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: { 1eW*9  
{Mpx33  
template < typename Right > ^7Rc\   
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ;7>k[?'e  
Right & rt) const a.z)m} +  
  { Ro@ =oyLE  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }`pxs  
} 'NNfzh  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ["_+~*  
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。 h'nXV{N0  
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。 7>V*gV?v  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 #|"M  
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。 6b1AIs8  
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? 9vckQCLM  
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: N(l  
msVi3`q~  
template < class Action > O)!S[5YI  
class picker : public Action >} E  
  { K|Xr~\=  
public : ?[=OQ/E  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0V ZC7@  
  // all the operator overloaded n%6ba77  
} ; W1&"dT@  
5.LfN{gE)  
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。 Vb)NWXmyu  
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: C~IE_E&Q`  
W]5Hc|!^^  
template < typename Right > N F,<^ u  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ig<# {V  
  { Q*hXFayx  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :=*V i`  
} J$U_/b.mk  
v_Hy:O}R  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {rwT4]4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 PQ{5*}$N  
pL . 0_  
template < typename T >   struct picker_maker n]6-`fpD  
  { ~9PZ/( '  
typedef picker < constant_t < T >   > result; z+{xW7  
} ; z8XWp[K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > D"2bgw  
  { %OsxXO?  
typedef picker < T > result; &;sW4jnt  
} ; cwOa"]t}  
Bg] %  
下面总的结构就有了: M!D6i5k,   
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。 w:/3%-  
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。 rHi4Pw{L  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 7%W1M@  
至此链式操作完美实现。 @t;726  
:>/6:c?atG  
p I~;3T:!  
七. 问题3 z4~p(tl  
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。 xI.0m  
$ai;8)C6  
template < typename T1, typename T2 > 8.>himL  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IT)3Et@Y  
  { [9B1%W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6^!fuIZ;_  
} X# /c7w-  
tj*/%G{Y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Y%?*Lj|  
6(BgnH8oc  
template < typename T1, typename T2 > ~@)s)K  
struct result_2 Vh>cV  
  { ,QpFVlPU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; q3#+G:nh  
} ; 6Ol9P56j  
sei2\l8q  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? )TKn5[<4  
这个差事就留给了holder自己。 fm`V2'Rm  
    n>R(e>  
k& +gkJm  
template < int Order > 096Yd=3h  
class holder; *z)gSX  
template <> AWYlhH4c?t  
class holder < 1 > (ie%zrhS  
  {  oC*a;o  
public : gBi3^GxjM?  
template < typename T > lux g1>  
  struct result_1 xVbRCu#Z  
  { DyCzRkH  
  typedef T & result; 5h`LWA B  
} ; |bnYHP$!  
template < typename T1, typename T2 > H@Ot77(*  
  struct result_2 `=P_ed%&'  
  { 8cG`We8l&  
  typedef T1 & result; 9\<q =p~  
} ; `G/g/>y  
template < typename T > WV.hQX9P  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const } O $]xB  
  { ThgJ '  
  return (T & )r; 'JJKnE zQ  
} c8"Qmy  
template < typename T1, typename T2 > D@gC(&U/6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?%UiW7}j';  
  { W/xPVmnV  
  return (T1 & )r1; < $e#o H  
} >Ti%Th,  
} ; ?x&}ammid  
t^"8M6BqC;  
template <> gM>?w{!LBx  
class holder < 2 > X+N5iT  
  { O5-GrR^yt  
public : D^6iQW+.P  
template < typename T > qX5>[qf-  
  struct result_1 {%u^O/M  
  { \DS*G7.A+&  
  typedef T & result; |~ fI=1;;x  
} ; heou\;GI"  
template < typename T1, typename T2 > \ opM}qZ  
  struct result_2 bKM*4M=k  
  { O[t?*m1/  
  typedef T2 & result; XdCP!iq*8  
} ; =EFh*sp  
template < typename T > L7buY(F(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0H>gMXWE]  
  { p4f9v:b[  
  return (T & )r; xH:L6K/c  
} ~9FL]qo  
template < typename T1, typename T2 > Dh2Cj-| ~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z~vcwiYAP  
  { }6-olVg  
  return (T2 & )r2; ,H+Y1N4W(  
} iKrk?B<  
} ; LJ~#0Zu?  
Rk g8  
2sIt~ Gn  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 #;ObugY,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: mW'3yM  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: |;~=^a3?q  
JK< []>O  
return l(i, j) = r(i, j); R;Dj70g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 9zqo!&  
v%cCJ SO#  
  return ( int & )i; 5e,u*J]  
  return ( int & )j; o|h=M/  
最后执行i = j; k5aB|xo  
可见,参数被正确的选择了。 .c}+kHv  
vx($o9  
@!dIa1Q"  
v%T'!(0j/  
q( ~rk  
八. 中期总结 <(>t"<  
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: 1xS+r)_n@  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \_,p@r]Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *h0D,O"0  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor u@e.5_:S)  
IXtG 36O  
\B~ g5}=  
^wBlQmW7J  
.kFO@:  
ZAfuW^r  
九. 简化  ,==_u  
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。 7oF3^K'S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `$JvWN,kB  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: oH6zlmqG"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 td7(444]  
  +-*/&|^等 J.h` 0$!  
2. 返回引用。 (K=0c 6M3=  
  =,各种复合赋值等 7d>w]R,Z  
3. 返回固定类型。 13F]7l-#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1+$F= M~  
4. 原样返回。 )-!)D  
  operator, f> Jj5he/  
5. 返回解引用的类型。 >&;J/ME  
  operator*(单目) ^yB]_*WJ  
6. 返回地址。 -&7? !<f  
  operator&(单目) gq+0t  
7. 下表访问返回类型。 -y!Dg6 A  
  operator[] y%%VJ}'X!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 udUc&pX  
  operator<<和operator>> :'wxm3f  
/ Q@4HV  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 r~T!$Tb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: </_QldL_  
7WmLC  
template < typename Left > 5lHt~hB\  
struct value_return ^}$t(t  
  { =I'iD0eR  
template < typename T > %%X/gvaJ  
  struct result_1 }bw^p.ci  
  { UNb7WN  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; bX38=.up  
} ; 7hn[i,?` H  
! U@ETo  
template < typename T1, typename T2 > 4qDO(YWf  
  struct result_2 y g(Na  
  { o0No"8DnjH  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; -n"f>c_{>  
} ; prS%lg>  
} ; _hV34:1F  
zZ-/S~l  
)( 3)^/Xz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ("=q-6$G  
4IZAJqw(*  
下面我们来剥离functor中的operator() 5KB Z-,  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rV"3oM]Lo  
lv] U)p  
return l(t) op r(t) )M7yj O!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8?L-3/  
return op l(t) CaCApL  
return op l(t1, t2) u=@zYA(  
return l(t) op >N! Xey  
return l(t1, t2) op L=#B>Eu  
return l(t)[r(t)] :twp95{R1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !4^Lv{1QZ  
s3ASA.*  
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: of7'?]w  
单目: return f(l(t), r(t)); r4FSQ$[9w  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5R.jhYAj  
双目: return f(l(t)); z4J\BB  
return f(l(t1, t2)); B;Z _'.i,d  
下面就是f的实现,以operator/为例 yWc%z6dXC  
DfkGNBY  
struct meta_divide 56c3tgVF  
  { -*&aE~Cs  
template < typename T1, typename T2 > WB (?6"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) XOS^&;  
  { 5' t9/8i  
  return t1 / t2; hms Aim9i  
} 'q/C: Yo  
} ; 4u2_xbT  
@/01MBs;  
这个工作可以让宏来做: =RWY0|f  
ga1b%5]v.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ H`3w=T+I  
template < typename T1, typename T2 > \ HF&d HD2f  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b5|l8<\  
以后可以直接用 jt @2S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ](ztb)  
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 E}36  
(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。。。) +~ S7]AZ  
RzB64  
$Ixd;`l*  
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 (hY^E(D  
-42 U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7` XECIh  
class unary_op : public Rettype cwUor}<|  
  { dt>!=<|k  
    Left l; jd+HIR  
public : 127@ TN"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} V/"41  
`Uk jr MO  
template < typename T > 38JU-aq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,6U=F#z  
      { /hyCR___  
      return FuncType::execute(l(t)); Hp fTuydU  
    } ~1{~iB2G  
)T^aJ-Uf  
    template < typename T1, typename T2 > wK%x|%R[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JAL"On#c#0  
      { l %xeM !}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Y9(BxDP_+Y  
    } gE!`9#..  
} ; k1WyV_3  
yj`xOncE}  
xWty2/!h  
同样还可以申明一个binary_op ,PyPRPk  
YpbJoHiSH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O`(it %Ho!  
class binary_op : public Rettype hB*3Py27L  
  { ok9G9|HA  
    Left l; !yTjO  
Right r; $S!WW|9j.  
public : 1^=[k  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p$%g$K  
/B9jmvj`  
template < typename T > _^0)T@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4?&CK  
      { vui{["  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 'r?OzFtxh  
    } ku=XPmZ.\  
bYH! P/  
    template < typename T1, typename T2 > ./;*L D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a'|Dm7'4t  
      { 6Bm2_B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y_Lsmq2!  
    } &U/~*{  
} ; Ycx$CU C  
9^c"HyR  
8m"5J-uIi  
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 Uyyw'Ni  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KGX?\#-  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p^``hP:J  
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。 KhV; />(  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cBA2;5E  
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。。。 D r$N{d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2={ g'k(  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) CQ3{'"b  
下面是修改过的unary_op AH], >i3  
:+,qvu!M7  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > c$'UfW  
class unary_op _n{6/  
  { :1>R~2  
Left l; hK$-R1O  
  Q\:'gx8`  
public : [P{Xg:0  
{ersXQ:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5y"yd6O]O5  
tZXtt=M w  
template < typename T > <STjB,_s  
  struct result_1 =4MiV]  
  { 1^zF/$%  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^?xXP=/  
} ; W3 8 =fyD  
}u+R,@l/  
template < typename T1, typename T2 > $@&bK2@.(  
  struct result_2 Wu Gm~<NS  
  { Il;'s  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0 q3<RX>M%  
} ; @,aL'2G  
\K?./*  
template < typename T1, typename T2 > puqH%m+u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _Wb-&6{  
  { nC&rQQFF  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *BO4"3Z  
} FUcs=7c  
Zz3#Kt5t3  
template < typename T > UU ,)z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !7 ^He3  
  { =0]Mc$Ih  
  return OpClass::execute(lt(t)); &'](T9kg=  
} <s7{6n')  
sw@2 ?+  
} ; `Ys })Pl  
n `Xz<Q!  
Q)}\4&4  
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 1Ev+':%  
好啦,现在才真正完美了。 Em]T.'y  
现在在picker里面就可以这么添加了: =J'?>-B  
N^ET qg  
template < typename Right > aw4+1.xy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Yptsq@s  
  { ?7p| F^  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 0l6djN  
} G7202(w <  
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。 Rj&7|z  
;' W5|.ZN  
3"hR:'ts  
2&d&$Jg  
X]*/]Xx  
十. bind Tz-cN  
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。 S- \lN|  
先来分析一下一段例子 _Kj.  
j)DZmGg&t  
MdjLAD)f+C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i+Dgw  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 oMe]dK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FlG^'UD  
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。 (R<4"QbE  
我们来写个简单的。 c]r|I %D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: NETC{:j  
对于函数对象类的版本: @/(7kh +  
<3x#(ms!!  
template < typename Func > $:N "*  
struct functor_trait /xbZC{R  
  { \>`$x:  
typedef typename Func::result_type result_type; PI \,`^)y  
} ; s3Ce]MH  
对于无参数函数的版本: 05 Q8`  
vaOL6=[#:g  
template < typename Ret > WG luY>C;  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4Z9 3 g {  
  { _5w?v~65  
typedef Ret result_type; 51ebE`  
} ; :fVMM7  
对于单参数函数的版本: p-r%MnT  
yN<fmi};c  
template < typename Ret, typename V1 > J8BT%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G?d,$NMo|  
  { dG?a"/MA  
typedef Ret result_type; W.D3$  
} ; PZ(<eJ>  
对于双参数函数的版本: \u-e\w  
O\Mq<;|7m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m{.M,Lm:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <4e*3WSG  
  { Z;~[@7`  
typedef Ret result_type; 0s9z @>2  
} ; za]p,bMX  
等等。。。 G+ X [R^RD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy  pl,Z  
_6UAeZ*M  
template < typename Func > zMYd|2bc  
struct func_return m_"p$m;  
  { /Ej]X`F  
template < typename T > /3[ 9{r  
  struct result_1 "x|NG,<[9  
  { Sj{ia2AE_  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]AA%J@  
} ; loUl$X.u  
2>}\XKF).  
template < typename T1, typename T2 > CC>fm 1#i\  
  struct result_2 {y:#'n  
  { N~$Zeq=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $,KP]~?  
} ; om}/f`  
} ; p?V ?nCv1O  
_hy{F%}  
"]T$\PJun  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 }Kj Ju;  
I7fb}j`/  
template < typename Func, typename aPicker > ^qeY9O  
class binder_1 ym|NT0_0  
  { W|25t)cJ8h  
Func fn; =`Po<7D  
aPicker pk; /2;dH]o0  
public : <b d1  
+Qh[sGDdY  
template < typename T > qKdS7SoS  
  struct result_1 9 Uha2o  
  { IKi{Xh]\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bLgL0}=n  
} ; @Od^k#  
e-X HN  
template < typename T1, typename T2 > t;8\fIW5  
  struct result_2 mZ~qG5@/F  
  { :qKF58W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; RU2c*q$^X  
} ; g(aZT#ii=  
EgTFwEj  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} TQP+>nS,  
kdp% !S%2  
template < typename T > VFv9Q2/.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #HeM,;Xp  
  { 3VmI0gsm.>  
  return fn(pk(t)); 2-++i:, g  
} KOjluP  
template < typename T1, typename T2 > \PpXL*.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9UwLF`XM  
  { h T<n1q~  
  return fn(pk(t1, t2)); -G9|n#zCU  
} $>*Yhz `  
} ; 7+}JgUh  
Py|;kF~![  
Wta]BX  
一目了然不是么? +t98 @  
最后实现bind P;vxT}1  
62[8xn=(%  
xjo;kx\y^  
template < typename Func, typename aPicker > Z!6UW:&~7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fW?sYC'  
  { KOey8tB)1  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); W|MWXs5'1*  
} 22 &'@C>  
BkawL,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z) Wnow  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ^~$\ g]  
%@?A_jS  
十一. phoenix )I`if(fG  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F;8*H1  
^s&W>hTX:  
for_each(v.begin(), v.end(),  fRB5U'  
( ba3*]01Yb  
do_ HeLG?6  
[ {u"8[@@./  
  cout << _1 <<   " , " ?>$l  
] _c`K+o"3  
.while_( -- _1), uo2'"@[e  
cout << var( " \n " ) h|D0z_f  
) VwyVEZt  
); SmhGZ  
Fh8lmOL;?  
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: o*5U:'=5}  
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 XJ1=m   
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 =>iA gp'#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: d\]Yk]r  
@n -r-Q  
z//VlB  
template < typename Cond, typename Actor > q{0R=jb  
class do_while "4o=,$E=  
  { >R\lqLILb,  
Cond cd; }}&#|)Yq  
Actor act; n]}W``=7  
public : z^<L(/rg9"  
template < typename T > =WIJ>#Go<  
  struct result_1 -=`#fDvBn  
  { H+E$:)gN  
  typedef int result_type; D^ Jk@<*  
} ; 4_A0rveP  
}%7 NF*  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} nKa$1RMO  
>-8cU_m7s  
template < typename T > ~6YMD  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2i;7{7  
  { N IdZ  
  do 5GA C`}}  
    { ,#MCn  
  act(t); gzoEUp =s  
  } ?;[w" `"  
  while (cd(t)); &xRo^iV?  
  return   0 ; }>)[<;M>%  
} (hiyNMC  
} ; OnQdq^UB  
iQDx{m3]  
y@0E[/O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). i&{DOI%w  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {~Rk2:gx  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 93Co}@Y;Y+  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 EoK~S\dS  
下面就是产生这个functor的类: |{CfWSB7~@  
dFKM 8_jH  
nBk)WX&[K  
template < typename Actor > ?@E!u|]K  
class do_while_actor /!c${W!sY  
  { &mb{.=  
Actor act; }GeSu|m(  
public : /`mks1:pK  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} h*-Pr8  
B)0i:"q  
template < typename Cond > y&V@^ "`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; =weSyZ1~  
} ; 3\XU_Xs(]  
"1%5,  
8uWa=C)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'Iw NTM  
最后,是那个do_ 1,% R;7J=g  
 iKT[=c  
neLAEHV  
class do_while_invoker ]"?)Z  
  { )r jiY%F$  
public : ?vbvBu{a  
template < typename Actor > a6uJYhS~  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const . QBF`Rz  
  { ~5}* d  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^G}47(  
} kZmpu?P  
} do_; cWe"%I  
%`1q-,>v  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |l]XpWV  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 -C(crn  
最后来说说怎么处理break和continue ]QlwR'&j/n  
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。 n<z [J=I  
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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