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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z>w@3$\z  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $B>L_~cS  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, E{-pkqx  
f]2gjQHM  
-$%~EY}  
9\Rk(dd  
  class filler &{WEtaXaa  
  { 7 v3%dCvf  
public : aB G*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z,C>Rh9Id  
} ; M{u7Ef  
 `m_f i  
S=< ]u  
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: LfrjC@_y  
;CL^2{  
8zeD%Uv  
V#1v5mWVx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); h\)ual_r[j  
4K;0.W;~|  
N/0Q`cQ-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 KVoi>?a   
MD1d  
<;+QK=f  
Lrx"Hn{  
二. 战前分析 RM2feWm  
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。 } -hH2  
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 \sVzBHy d  
EG=U](8T  
c&RiUU7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); R 'mlKe x  
  /* --------------------------------------------- */ W^:g_  
vector < int *> vp( 10 ); @ *T8>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3e;K5qSeo/  
/* --------------------------------------------- */ *0a7H$iQ(]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); v"sU87+  
/* --------------------------------------------- */ MS|1Q@S9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;''S} ;  
  /* --------------------------------------------- */ \FO 4A  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }?GeU Xhy  
/* --------------------------------------------- */ jP3~O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); n n8N 9w  
nM$-L.dG  
@M }`nKXM  
OH+2)X  
看了之后,我们可以思考一些问题: z"sv,W  
1._1, _2是什么? 3@;24X  
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。 aI\ >=*HF  
2._1 = 1是在做什么? ok&v+A  
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。 .$x822   
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Si#XF[/  
_{i- .;K  
99q$>nx,w  
三. 动工 ,n5 [Y)  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &19z|Id  
ON_G D"  
]=0D~3o3  
'_=XfTF  
template < typename T > !Nhq)i  
class assignment b{e|~v6&  
  { 97 !VH> MX  
T value; 5i3 nz=~o  
public : 9EZh~tdV[  
assignment( const T & v) : value(v) {} pHDPj,lu  
template < typename T2 > uUpOa+t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } TU8K\;l]  
} ; `p^xdj}  
`jFvG\aC  
yF&?gPh&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 K)8 m?sf/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v[ y|E;B  
l]e7  
lFM'F[-?-  
"l09Ae'V  
  class holder w+ibY  
  { YC~kq?  
public : kmL~H1qd  
template < typename T > +Mh9Jf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Tq.%_/@M<  
  { u"r1RG'  
  return assignment < T > (t); b{JxTT}03  
} Sh5SOYLz  
} ; laFF/g;sRC  
] yXrD`J!  
G Q+g.{c  
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: w.0]>/C  
m`ab5<%Gn  
  static holder _1; (V~PYf%  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {?'c|\n Li  
W r;?t!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); p>]2o\["  
而不用手动写一个函数对象。 &5wM`  
o[eIwGxZ  
j]_"MMwk$<  
%8GY`T:^  
四. 问题分析 s%qK<U4@;Q  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ]+0I8eerd  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ViT$]Nv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VlFDMw.4.+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e_pyjaY!s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bx&wS|-)D  
$lrq*Nf9c  
五. 问题1:一致性 HPR*:t  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| jG3i )ALx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 x-{awP  
*[_>d.i  
struct holder ~v<,6BS<$Z  
  { u kKp,1xz  
  // w,FOq?j^k  
  template < typename T > f9 b=Zm'  
T &   operator ()( const T & r) const sh"\ kk9  
  { 2L_ts=  
  return (T & )r; bMw)> 4  
} mM7S9^<UH  
} ; !M&B=vk4  
G(~"Zt}?  
这样的话assignment也必须相应改动: 3$`qy|=zO  
M e  
template < typename Left, typename Right > G?6[K&w  
class assignment pYs"Y;%  
  { L$+ap~ld  
Left l; [0e}%!%M  
Right r; VXAgp6  
public : zZ=.riK  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} P1 `-OM  
template < typename T2 > Gv}h/zu-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9m fYB  
} ; e$^O_e  
7L:$Amb_F  
同时,holder的operator=也需要改动: ;-d :!*  
OC]_b36v  
template < typename T > 6!n%SUt  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b1;80P/:D  
  { )xQA+$H#4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [ Q6v#I  
} (HkMubnqg  
[Hww3+~+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7Jm9,4]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BI]%$rq  
K G~fDb  
return l(rhs) = r; *lIK?"mo  
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。 `_'I 9,.a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vF K&.J  
{ LJRdV  
template < typename Tp > YDyi6x,  
class constant_t BjR:#*<qD  
  { pFg9-xd%  
  const Tp t; Z\y@rp\l  
public : @3K 4,s  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'N0/;k0ax  
template < typename T > )nS;]7pB@  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q[y75 [  
  { (v^L2Po  
  return t; BS#@ehdig  
} v:<UbuJw  
} ; KPUc+`cN%  
&k?Mt #J  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kN>AY'1  
下面就可以修改holder的operator=了 x=bAR%i~  
dOe|uQXyD  
template < typename T > ts Zr n  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $IQ  !g  
  { mYN|)QVKy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )A['+s  
} ![iAALPNl  
Ng,#d`Br  
同时也要修改assignment的operator() %97IXrE  
TUiXE~8=  
template < typename T2 > :(Feg2c  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t  HPC  
现在代码看起来就很一致了。 g4I&3 M  
c;ELAns>  
六. 问题2:链式操作 >b0e"eGt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ^6ZA2-f/<8  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 v>$GVCY  
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。 EpCUL@+  
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。 Mnaoh:z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 81/Bn!  
quU%9m \S`  
template < typename T > 0@t/j<5o  
struct result_1 3e:"tus~  
  { ?(!$vqS`f(  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b'^ -$  
} ; UPPDs"  
M,PZ|=V6a  
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: Bj J$I^  
t.>vLzrU  
template < typename T > >b |l6 #%  
struct   ref yKa}U!$   
  { lBL;aTzo  
typedef T & reference; ^Yn{Vi2.  
} ; e4ajT  
template < typename T > @B~/0 9  
struct   ref < T &> LC\Ys\/,U  
  { | 9!3{3  
typedef T & reference; Vrf` :%  
} ; d;(L@9HHD  
Ni{ (=&*=  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: PS@` =Z  
|]]Xee]  
template < typename T > Zi2NgVF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C 9,p-  
  {  vu  YH+  
  return l(t) = r(t); t4UKG&[a  
} iR(A ^  
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。 {`~{%2ayq7  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ts%@1Y?  
^gh/$my;  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 2[Q*?N  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: wI}5[m  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 5 8p_b  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 _pKW($\  
最后的布局是: -";'l @D=  
                Add VA)3=82n  
              /   \ M:nXn7)+  
            Divide   5 |z|5j!Nfh  
            /   \ l0u6nGkh  
          _1     3 +vLuzM-  
似乎一切都解决了?不。 'sY>(D*CQ  
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。 ^,b*.6t  
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。 $[[6N0}*:  
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: or ~o'  
B.K"1o  
template < typename Right > VE6T&fz`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yK0Q,   
Right & rt) const EUe2<G  
  { D_9&=a a'  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); =6j  5,  
} <Ky\ ^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 s+tS4E?  
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%"h1zWE:  
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。 o~gduNG#  
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。 $ZXy&?4  
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。 r[ ' T.yo  
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? 0d:t$2~C  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: N*lq)@smq  
#2I[F  
template < class Action > s>"=6gb  
class picker : public Action 2sy{  
  { ph30/*8  
public : l`gRw4 /$  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Cr4shdN34  
  // all the operator overloaded IL}pVa00{n  
} ; /,/T{V[  
A`=ESz  
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。 27E6S)zv  
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: +fAAkO*GP  
. %tc7`k8  
template < typename Right > u-pE ;|  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A86#7  
  { |>A1J:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ]BP/KCjAI<  
} >('L2]4\v  
:{LVS nG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > &.=d,XKN  
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。 U-3KuR+0  
/zuU  
template < typename T >   struct picker_maker '7wI 2D  
  { L,waQk / @  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^gH.5L0]gH  
} ; 1b;Aru~l  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e1}h|HL j  
  { W8yr06{]  
typedef picker < T > result; 2[9hl@=%  
} ; Trbgg  
11X-X  
下面总的结构就有了: y$*Tbzp  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 /.$n>:XR  
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。 @6 gA4h  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 N ^h,[  
至此链式操作完美实现。 0$}+tq+  
uc=-+*D'I  
0l.+yr}PE  
七. 问题3 W5_t/_EWD  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4'Vuhqk  
#rzxFMA"  
template < typename T1, typename T2 > a%;$l_wVT:  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *J8j_-i,R  
  { 2y ~]Uo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); WsJ3zZc  
} #R305  
3r+vpyu  
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: *FK!^Y  
Z?XE~6aP>  
template < typename T1, typename T2 > vj[ .`fY  
struct result_2 $62ospR^Y  
  { V`S6cmwdc\  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; GZXUB0W\@)  
} ; l K}('7\  
H`),PY2  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? +X cB5S>  
这个差事就留给了holder自己。 q^( [ & +  
    l]T|QhiVd  
ZaH<\`=%  
template < int Order > qK.8^{b  
class holder; hP`3Ao  
template <>  7I^(v Q  
class holder < 1 > G5"UhnOD'  
  { %OfaBv&  
public : w;}P<K  
template < typename T > ztgSd8GGE  
  struct result_1 yew9bn0a=  
  { /]F3t]FlC  
  typedef T & result; V_Wv(G0-\  
} ; 6}n_r}kNR  
template < typename T1, typename T2 > =6ZZ/+6b  
  struct result_2 Ct|iZLh`j  
  { # T$^{/J  
  typedef T1 & result; N=zrY`Vd  
} ; 3)atqM)i  
template < typename T > -?2ThvT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~-A5h(  
  { yGZb  
  return (T & )r; ,D+pGxbr   
} g>/,},jv[x  
template < typename T1, typename T2 > /XS}<!)%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const P3on4c  
  { 'r(}7>~fC  
  return (T1 & )r1; SEIGs_^'\  
} Q;)[~p  
} ; 'F5&f9 A  
8nt:peJ$+  
template <> #)GL%{Oa  
class holder < 2 > -+Kx^V#'R  
  { 8"N<g'Yl,  
public : F.c,FR2  
template < typename T > w%S\)wjS  
  struct result_1 [,8@oM#  
  { >y(;k|-$  
  typedef T & result; zp!{u{  
} ; v'`C16&^]  
template < typename T1, typename T2 > deQ0)A 4g  
  struct result_2 l<(MC R*  
  { 2%. A{!  
  typedef T2 & result; pu0IhDMn  
} ; 3-lJ]7OT  
template < typename T > S'9T>&<Kn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ['tGc{4  
  {  J5*krH2i  
  return (T & )r; (}V.xi  
} '.c [7zL  
template < typename T1, typename T2 > Ldf<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :+bQPzL  
  { F7Mf>."  
  return (T2 & )r2; &UEr4RK;I  
} c] $X+  
} ; }XX)U_ x  
CDK0 $W n  
;v^tUyhCb  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 i!*w'[G->Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: q}*(rR9/Br  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: [v^T]L  
CJz2.yd  
return l(i, j) = r(i, j); =!GUQLS{  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) K;k_MA310  
/$|C s  
  return ( int & )i; 4;<?ec(dc  
  return ( int & )j; W.r0W2))(  
最后执行i = j; Oq7M1|{  
可见,参数被正确的选择了。 Ckj2$c~  
g1@zk $  
Q]S~H+eRy  
l<ag\ d  
2RFYnDN  
八. 中期总结 s+#gH@c  
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: IX$dDwY|O>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 p^3 ]Q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ='`z  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y4_/G4C  
}TzMWdT  
.__XOd} K  
@i'RIL}  
)D{L<.i_  
b^~ keQ  
九. 简化 A5S9F8Q/]  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1p[C5j3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 64%P}On  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: aHNR0L3$}{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]>tYU   
  +-*/&|^等 ,|D_? D)U  
2. 返回引用。 (#k>cA(}  
  =,各种复合赋值等 )e d5~ok  
3. 返回固定类型。 H!?Av$h`  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~Z9Eb|B  
4. 原样返回。 12`q9Io"  
  operator, 4zkn~oy  
5. 返回解引用的类型。 _PLY<i2vr  
  operator*(单目) 0"ksNnxK  
6. 返回地址。 ;R|i@[(J  
  operator&(单目) J3fk3d`2  
7. 下表访问返回类型。 9UsA>m.  
  operator[] )_k"_VVcC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 IppzQ0'=y1  
  operator<<和operator>> Ls< ";QJc  
@<=xfs  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Uy2NZ%rnt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "(zvI>A  
)h6hN"#V5  
template < typename Left > gHdNqOy c  
struct value_return UCG8=+t5T  
  { '3TwrY?-  
template < typename T > Ydm 0  
  struct result_1 6i|5`ZO  
  { x)N$.7'9OJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 7|%|w  
} ; i8iv{e2  
_1Iy/T@1  
template < typename T1, typename T2 > KJn@2x6LP  
  struct result_2 Ir&rTGFN  
  { }(k#,&Fv`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TUHm.!+a  
} ; h sG~xRA\  
} ; O#LG$Y n*  
=r"-Pm{  
&|yQwNA*a"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait *j5>2-C &  
%:2EoXN"  
下面我们来剥离functor中的operator() q.0Evr:  
首先operator里面的代码全是下面的形式: !~Vo'ykwx'  
4<}!+X7m  
return l(t) op r(t) > %h7)}U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) % `Q[?(z  
return op l(t) }<R,)ZV^G  
return op l(t1, t2) iO1ir+B\  
return l(t) op ;;e\"%}@=q  
return l(t1, t2) op E Q 'L"  
return l(t)[r(t)] Loz5[L  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gZA[Sq  
I|zak](HU  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: CD]hi,B_J  
单目: return f(l(t), r(t)); o>WB,i^G  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); <Qg).n>;z  
双目: return f(l(t)); 8(-V pU  
return f(l(t1, t2)); 4/KGrY! ck  
下面就是f的实现,以operator/为例 4<V%7z_.B  
3y^PKIIrt  
struct meta_divide %Ms"LoK  
  { X$*MxMNs  
template < typename T1, typename T2 > Pq\ `0/4_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) kY>jp@w V  
  {  N>ncv  
  return t1 / t2; w>#{Nl7gz  
} ]oT8H?%*Y  
} ; Dz d[<Qln  
n/W@H Im#  
这个工作可以让宏来做: [|iWLPO1&k  
0s9-`nHen|  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y7CC5S ?  
template < typename T1, typename T2 > \ 5k:SD7^b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; CD^C}MB  
以后可以直接用 YcQ$nZAU  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) I0iTa99K  
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 LR:PSgy  
(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。。。) bn 7"!6  
$Lj~ge3#  
>+ ,w2m@0  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 uqz HS>GM  
rU6F$I=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C@x\ZG5rA  
class unary_op : public Rettype gB7kb$J  
  { BF^dNgn+%K  
    Left l; MzEeDN  
public : m(>MP/  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UY>[  
^}SP,lg'  
template < typename T > 4X-"yQ<U  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CdBpz/  
      { Vz.G!*>Dg  
      return FuncType::execute(l(t)); _V2^0CZ  
    } Eep~3U  
 yqH  
    template < typename T1, typename T2 > .lsD+}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const LTZ8Eu  
      { cI Sugk~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); o*MiKgQ&  
    } Xr:gm`[  
} ; u+/Uc:XK)  
{c  : 7:  
6a*?m{  
同样还可以申明一个binary_op J\@|c.ws  
'FNnFm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $-D}y:  
class binary_op : public Rettype Yg /g9$'  
  { (rmOv\hG9V  
    Left l; V0)bPcS/  
Right r; ^C=dq(i=[  
public : Vc[aNpE  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} r'J="^k{  
O]4v\~@-j  
template < typename T > SND@#?hiO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @V?T'@W7D  
      { Vu`5/QDq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1Clid\T,o  
    } uTShz3  
V` T l$EF  
    template < typename T1, typename T2 > LC1WVK/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zqHG2:MN"  
      { OV G|WC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^4b;rLfk@  
    } Iuyq!R4:7  
} ; ZUyS+60  
z*a-=w0  
~8 B]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 f+ cN'jH E  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3"BSP3/ [l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ~'V&[]nh8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 0 k.\o"y  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! >D jJ*vM  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 E2xK GK   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 PglSQ2P  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) <4LW.q  
下面是修改过的unary_op F?z:[1(:  
vfd<qdi3p(  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )3IUKz%\6p  
class unary_op ,i jB3J  
  { 216`rQ}z  
Left l; eRqPZb"6MR  
  7lx" X0w*m  
public : {Gr"lOi*@  
z`qb>Y"xf3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} XDYQV.Bv  
qfkd Q/fP  
template < typename T > y7t'I.E[+  
  struct result_1 2 \<u;9  
  { BM~6P|&qD  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; *@{  
} ; ?8do4gT+1  
ECyG$j0  
template < typename T1, typename T2 > _l"=#i@L  
  struct result_2 rB|1<jR  
  { pO/vD~C>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fN1b+ d~*6  
} ; /-knqv  
6HguZ_jC  
template < typename T1, typename T2 > soRY M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n $lVmQ6  
  { z~-(nyaBS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4(91T  
} ?KB] /gT^  
74 W Ky  
template < typename T > }rvX}   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =9Vo[  
  { hx*4xF  
  return OpClass::execute(lt(t)); 04WxV(fo'  
} S"VO@)d  
G|*&owJ  
} ; 67;6nXG0K  
Ma'#5)D  
m*L5xxc!  
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 $dxA7 `L  
好啦,现在才真正完美了。 %)72glB  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3-=AmRxW't  
+I\54PBws  
template < typename Right > Z l;TS%$  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1:iB1TclP  
  { *8J 0yv  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y^e3Gyk  
} ]%ewxF  
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。  @M OaXe  
'`YZJ  
]WzeJ"r {3  
^9`|QF  
joDqv,iW8  
十. bind `M*jrkM]x  
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。 op@=0d??  
先来分析一下一段例子 g${JdxR:  
KYZ#.f@  
@tJ4^<`P{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ')}itS8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 {+ Ibi{  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 0~EGrEt  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 s3T7M:DM4  
我们来写个简单的。 [K@(,/$  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c|d,:u#  
对于函数对象类的版本: '7pzw>E=:  
@eZBwFe  
template < typename Func > qX`Hi9ja  
struct functor_trait }VRl L>HAC  
  { oB%_yy+  
typedef typename Func::result_type result_type; &qK:LHhj  
} ; JQ;.+5 N<K  
对于无参数函数的版本: F\hVunPVx  
6yBd9=3K  
template < typename Ret > Z ^}[CQ&Am  
struct functor_trait < Ret ( * )() > {/(.Bpld  
  { (t\U5-w  
typedef Ret result_type; 'Hzc"<2Y\  
} ; $hHV Ie]+  
对于单参数函数的版本: *Ojl@N  
L+VQtp &"  
template < typename Ret, typename V1 > ?E_;[(Mcr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > nbB*d@"  
  { ,  O/IY  
typedef Ret result_type; kxN O9w  
} ; Ozhn`9L+1!  
对于双参数函数的版本: 6" <(M@  
]=%6n@z'  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Fw*O ciC  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 2y \ogF  
  { zRa2iCi  
typedef Ret result_type; {NQCe0S+p  
} ; Mvue>)g~>  
等等。。。 @e&0Wk  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kMK0|+  
NjT*5 .  
template < typename Func > 1<fW .Q)  
struct func_return O) TS$  
  { _si5z  
template < typename T > @tPr\F  
  struct result_1 K3<A<&W_-  
  { ;BqCjS%`N  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n((A:b  
} ; 6D[]Jf,9  
FF#+d~$z  
template < typename T1, typename T2 > ^<qi&*  
  struct result_2 t1U+7nM  
  { K9.Gjw  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \K~wsu/?`  
} ; MoQ\~/Z|  
} ; |IV7g*J89  
Cc*R3vHM6  
Ll-QhcC$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y3o3G  
}#u #m.  
template < typename Func, typename aPicker > rjiHP;-t1  
class binder_1 jDqG9]  
  { +}M3O]?4  
Func fn; `'^o45  
aPicker pk; ;x 2o|#`b  
public : Z\Ur F0  
 T&MhSJf#  
template < typename T > me{u~9&  
  struct result_1 R|'W#"{@  
  { |dbKK\ X9  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; czU"  
} ; V2`Ud[  
uDXV@;6<  
template < typename T1, typename T2 > Z]R#F0"U  
  struct result_2 d@1^U9sf  
  { 0IdA!.|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H8[A*uYL  
} ; uSRhIKy  
A)3H`L  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,OubKcNg  
<qpzs@  
template < typename T > Osm))Ua(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _<{<b  
  { &^DVSVqs^  
  return fn(pk(t)); =EMB~i  
} f+hHc8g  
template < typename T1, typename T2 > );VuZsmi  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const knYp"<qj  
  { 'sH_^{V2  
  return fn(pk(t1, t2)); S4 Uu/EX6S  
} Dol{y=(3e  
} ; <$zhNu~  
M2|h.+[Q  
E/a2b(,Tg  
一目了然不是么? pc0{  
最后实现bind MjQju@  
\.O&-oi  
Wh| T3&  
template < typename Func, typename aPicker > /z4c>)fV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Y8]@y0(  
  { dd<l;4(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); z)U7  
} Dqii60  
|u^S}"@3sU  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @-L]mLY  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ltDohm?  
\>Rfa+  
十一. phoenix [%^sl>,7  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [SC6{ |  
w6cl3J&  
for_each(v.begin(), v.end(), 1n!:L!,`  
( +Tu?PuT7k  
do_ Jj+Q2D:  
[ sAqy(oy#M  
  cout << _1 <<   " , " T9w=k)  
] rG6G~ |mS  
.while_( -- _1), irD5;xk([  
cout << var( " \n " ) l#1#3F  
)  [. 9[?8  
); ?..BA&zRk  
o}114X4q;  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z;81 "   
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 'xj5R=V  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l7qW)<r  
那么我们就照着这个思路来实现吧: MkoK(m{7  
dB[4NT  
(~zu4^9w  
template < typename Cond, typename Actor > S\N1qux{  
class do_while 4xmJQ>/  
  { c_*w<vJ-'  
Cond cd; -'d:~:1f  
Actor act; yiC7)=  
public : *$-X&.h[  
template < typename T > =X7kADRq  
  struct result_1 %eg+ .  
  { A8vd@0  
  typedef int result_type; FUI*nkZY  
} ; b;UDgq8v  
pN5kcvQ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} HS{Vohy>  
N=<`|I  
template < typename T >  )^{}ov  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G]f|?  
  { 8CZfz!2  
  do O;<wD h)Yt  
    { M['O`^  
  act(t); 77O$^fG2  
  } 3PU_STSix  
  while (cd(t)); /"?DOsJ.  
  return   0 ; W<pr Y  
} 8(\}\4G_  
} ; s<F*kLib  
(b f IS  
gPMfn:a-8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s%K(hk  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 dz([GP'-*  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 . &j+&  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .yZLC%}  
下面就是产生这个functor的类: dE_Xd :>  
l EFd^@t  
H575W"53  
template < typename Actor > 0<\|D^m=&h  
class do_while_actor R#4l"  
  { 1$vGQ  
Actor act; OA3J(4!"W  
public : 6(`N!]e*L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} <N=k&\  
YJ6~P   
template < typename Cond > T[|#DMg$F  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Qs,\P^n  
} ; BjvQ6M{Y"+  
3?*d v14  
2 3PRb<q  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 -|m3=#  
最后,是那个do_ JK =A=  
IHO*%3mA/  
}b(h D|e  
class do_while_invoker Th9V8Rg+E  
  { W`G bo uxd  
public : !t23 _b0  
template < typename Actor > ,]2?S5R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const x'`{#bKD  
  { uxU-N  
  return do_while_actor < Actor > (act); cWkg.ri-x  
} 1WMZ$vsQUb  
} do_; jDY B*Y^F  
 Ol }5ry  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? V@`b7GM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。  9Bt GzI\  
最后来说说怎么处理break和continue b}R_@_<u  
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。 8{G!OBxc\.  
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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