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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Qis[j-?:  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 oZQ% P  
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, oGu-:X=`9  
4D0=3Vy  
T:q!>"5  
tF+m/}PM^  
  class filler +pkX$yz  
  { B_aLqB]U  
public : dpxP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !Z 3iu  
} ; DwMq  
{D={>0  
[daUtKz  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q5p!Ty"  
,73J#  
s9>-Q"(y  
&$:1rA_v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jO&sS?  
I'Ui` :A  
-iLp3m<ai  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -hZlFAZi  
9nu!|reS  
&Egw94l  
\_bk+}WJ]s  
二. 战前分析 ( d#E16y  
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。 >TK:&V  
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 Y`eUWCD  
| :7O  
k?zw4S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W|XW2`3p  
  /* --------------------------------------------- */ k)U9 %Pr  
vector < int *> vp( 10 ); ]|KOc& y:I  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4^/MDM@  
/* --------------------------------------------- */ {ss^L  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HC_+7O3A  
/* --------------------------------------------- */ (,*e\o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~4IkQ|,  
  /* --------------------------------------------- */ J$Uj@M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); #e|G!'wdj  
/* --------------------------------------------- */ >1q W*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *DfwTbg|  
Osz:23(p  
6AD#x7drj  
*m)+|v}  
看了之后,我们可以思考一些问题: %xv }  
1._1, _2是什么? @#m@ .   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 W/e6O??O  
2._1 = 1是在做什么? pbc<326X"  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 c~ x  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 mu`:@7+Yp  
Esx"nex  
>8%<ML  
三. 动工 OynQlQD/Eu  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %QYW0lE  
nbd-f6F6  
UaA1HZ1  
K X0{dizZ  
template < typename T > nD#QC=}  
class assignment W5a7HkM  
  { '$nm~z,V  
T value; 5jMI33D  
public : fib#)KE  
assignment( const T & v) : value(v) {} d!>.$|b  
template < typename T2 > vNo(`~]c  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } T'C^,,if  
} ; 'Z ;8-1M?O  
:]]#X ~J  
X 0\O3l* j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5 1&||.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment olLVT<  
q%&JAX=  
' tyblj C  
d-k`DJ!  
  class holder )DG>omCY  
  { naOCa  
public : 4gKu8G  
template < typename T > WK$d<:"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g+v.rmX  
  { $F&m('aB8  
  return assignment < T > (t); kxvzAKz~  
} t_ju[xL5B  
} ; 76 ] X  
$f>h_8cla  
1 >}x9D  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: b9Fd}WZz  
X>-|px$vy  
  static holder _1; n VNz5B  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 (Mzv"FN]  
]:"<if gp$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LZR x>q^  
而不用手动写一个函数对象。 .R";2f3  
~9ZW~z'  
"/ 9EUbca  
&d,!^9  
四. 问题分析 h;C/} 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。 Z.QgL=  
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。 -/w#f&Y+]8  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Z(h.)$yH*=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Wxeg(L}E  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c;6[lv  
Nv[MU@Tv  
五. 问题1:一致性 L|hoA9/]  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| (8Ptuh6\\2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 \-`,fat  
mG\$W#+j  
struct holder Py72:;wn  
  { V vFMpPi  
  // ahoXQ8c:\}  
  template < typename T > D,hZVKa  
T &   operator ()( const T & r) const v}`{OE:-J  
  { Z~S%|{&Br  
  return (T & )r; =Ts5\1sc>  
} o(L8 -F  
} ; NNgpDL*  
* a ?qV  
这样的话assignment也必须相应改动: &2P=74\=  
s;!_'1pi@  
template < typename Left, typename Right > OL%KAEnD  
class assignment ,%=SO 82W  
  { |d)*,O4s  
Left l;  Q4R*yRk  
Right r; ye^*Z>|  
public : *"qS  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1-=ZIHW  
template < typename T2 > KkJrh@lk  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 93[&'  
} ; '$q=r x  
;udV"7C  
同时,holder的operator=也需要改动: ~[@gu,Wb  
w\}@+w3b~  
template < typename T > GZt L-   
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const OaH1xZNOC`  
  { ?:AD&Dn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); qG)M8xk  
} +x(~!33[G  
Y#<>N-X|kA  
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。 A||,|He~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 6"djX47j  
AY x*Ngn  
return l(rhs) = r; P]^ BE;7T  
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。 YZdV0 -S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 1Qk]?R/DN  
,L&d\M"f  
template < typename Tp > $o%:ST4  
class constant_t % |^V)  
  { pf8M0,AY  
  const Tp t; (ebC80M  
public : `EdZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} q).[" fSV  
template < typename T > FGey%:p9$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <y2HzBC  
  { xg;I::hE7X  
  return t; rNN ,!  
} 3YO %$  
} ; H.)Y*zK0.  
;O~k{5.iS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e2_p7   
下面就可以修改holder的operator=了 DD fw& y  
MLT ^7'y  
template < typename T > UP .4#1I  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const r "uQ|  
  { IY"+hHt  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); |>zYUT[V  
} 80GBkFjV  
M* 0zvNg  
同时也要修改assignment的operator() ia#8 ^z  
p#aB0H3  
template < typename T2 > (jp!q ,)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } :\F1S:&P  
现在代码看起来就很一致了。 b!4Z~d0=  
f2iA5 rCV]  
六. 问题2:链式操作 #V$h?`qhwr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 7!g"q\s  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 8G )O,F7z  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ud& '*,  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 *!r"+?0gN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KXf (v4  
N8KH.P+  
template < typename T >  SH6+'7  
struct result_1 5V*R  Dh  
  { hX)PdRk#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^xX1G _{  
} ; N;` jz(r  
U ATF}x   
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: N`J]k B7  
gp<XTLJ@>  
template < typename T > LsxRK5   
struct   ref `$t|O&z  
  { po@Agyg5  
typedef T & reference; AL{iQxQ6  
} ; R ~"&E#C  
template < typename T > 8J)Kn4jq  
struct   ref < T &> -2B3 xIZJ  
  { QV[#^1  
typedef T & reference; 25Uw\rKeO  
} ; ER,!`C]  
Vji:,k=3\  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |)*9BN  
{,B. OM)J  
template < typename T > Wud-(19  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q8!X^1F7  
  { F4]=(T  
  return l(t) = r(t); kx,3[qe'S  
} %v4*$E!f  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ]@!3os,CNF  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 l:+$Ks  
<Rfx`mn  
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 k&9[}a*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 0at['zw  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 sSy!mtS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 &!F"3bD0  
最后的布局是: WH_ W:  
                Add i ?%_P u  
              /   \ watTV\b  
            Divide   5 '{w[).c.  
            /   \ N u3B02D*  
          _1     3 ?vP6~$*B  
似乎一切都解决了?不。 "*LQr~k~}  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 y!c<P,Lt3f  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 '#a;n  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: &$heW,  
[jR >.H'  
template < typename Right > 0Ibe~!EiQJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q"i]&dMr  
Right & rt) const VCzb[.  
  { G 2`hEX%  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ++ZP X'|  
} a@ ^)?cH!z  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 biG :Xn  
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。 3BSZz%va  
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。 }wZsM[NDB  
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。 :JU$ 6  
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。 ; +1ooeU  
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? 2^%O%Pc  
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: I9e3-2THfj  
>Cam6LJ  
template < class Action > udS&$/&GH  
class picker : public Action }.1}yz^y  
  { Ept=&mJPu  
public : ^CK D[s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3^iVDbAW{  
  // all the operator overloaded &b'{3o_KN  
} ; ZnBGNr  
s"5nfl  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p fR~?jYzm  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Lvrflx*Q  
A ^t _"J  
template < typename Right > @~}~;}0x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const L}7 TM:%  
  { U|<>xe*|%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;ojJXH~$}  
} g 'td(i[  
D&x.io  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 26p_fKY  
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。 y@SI)&D  
klMpiy  
template < typename T >   struct picker_maker KGGnypx`  
  { b2H -D!YO^  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0p+3 6g  
} ; kjDmwa+91T  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Nza@6nI"  
  { oIniy{  
typedef picker < T > result; p +nh]  
} ;  U02  
FOhq&\nkU  
下面总的结构就有了: Gx*B(t]4y  
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。 3 }3C*w+  
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。 8|nc( $}~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x`Wb9[u8  
至此链式操作完美实现。 &Ez+4.srkh  
Q!r&vQ/g  
`(/xj{"Fr}  
七. 问题3 h8 FV2"  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1p$*N  
MdFFt:y:  
template < typename T1, typename T2 > /([a%,DI  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^M\X/uq$E  
  { \}\# fg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O`I}Lg]~q  
} lbGPy'h<rt  
:9e4(7~ona  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ("YWJJ'H  
1<cx!=w'  
template < typename T1, typename T2 > ; K,5qs  
struct result_2 |)br-?2  
  { <9\Lv]ng  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; i/Nc)kKL  
} ; KE~.f(  
2`rJr  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? omznSL  
这个差事就留给了holder自己。 bc NyB$S  
    \qTp#sF  
^y%8_r&  
template < int Order > JDW/Mc1bh  
class holder; "Pu917_P  
template <> ?]aVRmL  
class holder < 1 >  8hYl73#  
  { ?2R!n" m-d  
public : 76] Z~^Y  
template < typename T > ^=a:{["@!  
  struct result_1 A-d<[@d0  
  { DliDBArxZ  
  typedef T & result; aHb&+/HZ  
} ; IwOL1\'T4  
template < typename T1, typename T2 > (N/-blto  
  struct result_2 &kn?=NW  
  { ?NvE9+n  
  typedef T1 & result; -8vGvI>  
} ; 'n^?DPvD  
template < typename T > K4o']{:U  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vk2%yw>  
  { ~*J <lln  
  return (T & )r; Dm$SW<!l|  
} 4.Fh4Y:$'  
template < typename T1, typename T2 > um%s9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const '+ mI  
  { 66sgs16k  
  return (T1 & )r1; feH&Ug4?G  
} yE.st9m  
} ; nf[KD,f  
=T#hd7O`V  
template <> K4H27SH  
class holder < 2 > C~?p85  
  { (D6ks5Uui  
public : 4sX? O4p  
template < typename T > -m[ tYp,q  
  struct result_1 xA<-'8ST  
  { kM@e_YtpY  
  typedef T & result; bxO[y<|XL  
} ; ,izp^,`  
template < typename T1, typename T2 > Z op/ MeI  
  struct result_2 4^k8| # c  
  { Dx=RLiU9  
  typedef T2 & result; 1r*yYm'  
} ; oB>#P-V  
template < typename T > dcTZL$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LN5BU,4=  
  { S6\E  I5S  
  return (T & )r; PW iuM=E  
} }'86hnW  
template < typename T1, typename T2 > Z\]LG4N?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v~W ;&{  
  { qx9; "Ut  
  return (T2 & )r2; c<~DYe;;  
} C3N1t  
} ; YMy**  
W#kyD)(F  
iQ1[60?)T  
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> >。 Wb#<ctM>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L>&{<M_  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pAq PHD=  
]JvjM,  
return l(i, j) = r(i, j); H|,d`@U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ]&B/rSC  
[6 "5  
  return ( int & )i; ,\1Rf.  
  return ( int & )j; f}KV4'n  
最后执行i = j; /VP #J<6L  
可见,参数被正确的选择了。 C-@M|K9A'  
6i~<,;Cn  
k]P'D .  
:8hXkQ  
(CtRU   
八. 中期总结 xRO9o3  
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: Sn 7 h$  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j|qdf3^f  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 'vZy-qHrV  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor : ;hm^m]Y  
{zc*yV\  
ME$J?3r  
\d:Uq5d)0  
0,):;O I  
L_+ Fin  
九. 简化 0"N4WH O  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 1W-kZ(e  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 09 f;z  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: MSp) Jc  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F x$W3FIO]  
  +-*/&|^等 YACx9K H  
2. 返回引用。 (KfQ'B+  
  =,各种复合赋值等 @at*E%T[  
3. 返回固定类型。 uINEq{yo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7Up-a^k^`  
4. 原样返回。 iAPGP -<6  
  operator, \{Je!#  
5. 返回解引用的类型。 Lm.N {NV'  
  operator*(单目) ;*U&lT  
6. 返回地址。 V`i(vC(  
  operator&(单目) Zs;c0T ">  
7. 下表访问返回类型。 7TU77  
  operator[] 9"/=D9o9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 HCYy9  
  operator<<和operator>> bP|-GCKM8  
\<y|[  
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。 -]YsiE?r  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Nr"GxezU+A  
0C"2?etMx  
template < typename Left > 7|[Dr@.S  
struct value_return C\;%IGn  
  { }N,v&  B  
template < typename T > =i2]qj\  
  struct result_1 ' %rn-|)  
  { e(OKE7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; uKJo5%>  
} ; EpCNp FQT<  
$bBUL C  
template < typename T1, typename T2 > CG J_k?h  
  struct result_2 sebuuL.l0<  
  { jxq89x  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; P8 w56  
} ; }XRfHQk  
} ; ^L\w"`,~  
up~p_{x)Q  
5g'aNkF6>  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  (tT%rj!  
w*(1qUF#%  
下面我们来剥离functor中的operator() ,wHlU-%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =BV_ ?  
s%m?Yh3  
return l(t) op r(t) ~X'hRNFx~  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X*bOE}  
return op l(t) -:Juxh  
return op l(t1, t2) 9`@}KnvB?  
return l(t) op @)z?i  
return l(t1, t2) op e;"%h%'  
return l(t)[r(t)] )IIWXN2A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gy#G;9p  
_?bF;R  
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: {t:*Xu  
单目: return f(l(t), r(t)); MQy,[y7I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); EIg:@o&Jj  
双目: return f(l(t)); k^s7s{  
return f(l(t1, t2)); & ##JZ  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z^KWYe'w  
?fpI,WFu  
struct meta_divide 4#W*f3d[@:  
  { 5"bg 8hL  
template < typename T1, typename T2 > *VaQ\]:d  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) +_jM$?:F}  
  { b>]UNf"-  
  return t1 / t2; tMXNi\Bj  
} 4{G>T  
} ; +0%Y.O/{  
0}M'>  
这个工作可以让宏来做: EyHL&  
jI~$iDdOfs  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ]2{]TJ @B  
template < typename T1, typename T2 > \ `JyI`@,!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ^CD? SP"i  
以后可以直接用 ^S 45!mSb  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n8JM 0 U-  
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 aSI%!Vg.  
(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。。。) /#SH`ZK  
1GPBqF  
"LH3ZPD  
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 ?xuWha@:  
:w)9 (5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > rr>6;  
class unary_op : public Rettype K5z<n0X ~  
  { dj}|EW4  
    Left l; UzW]kY[A<  
public : =CO'LyG  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} eI%k xqc  
&q M8)2Y  
template < typename T > (M{>9rk8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const w-C%,1F,/  
      {  QB !%  
      return FuncType::execute(l(t)); 2`A[<S  
    } ,W;|K 5  
G-,0mo  
    template < typename T1, typename T2 > hZWkw{c  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ca5;Z@t$S  
      { CWJN{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); AUES;2WL  
    } ?}= $zN  
} ; f8G<5_!K_  
h")7kjM  
BK wo2=m~  
同样还可以申明一个binary_op ZE1${QFkG  
e_g&L)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > igEqty!.  
class binary_op : public Rettype DyA1zwp}  
  { 7]~|dc(  
    Left l; #K iqV6E  
Right r; p#3G=FV  
public : `wr*@/P  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -BWWaL  
ej1WkaR8  
template < typename T > 7xR:\FBa^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >/NegJh'F}  
      { F&B E+b/#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); "z= ~7g  
    } *pABdP+  
ZI8@ 6L\  
    template < typename T1, typename T2 > /LtbmV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4W<[& )7  
      { PO^#G @  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); nZG zez  
    } 9[lk=1.qN  
} ; M(uJ'Ud/!  
O1+yOef"k  
7|"$YV'DM  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 JbMp /  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8Qj1%Ri:U  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 9[DlJ@T}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Dtyw]|L\H  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 8i<]$  
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。。。 c?aOX/C'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 jj]|}G  
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) HiD%BL>%  
下面是修改过的unary_op z4zPR?%:  
:bL^S1et  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1/6}E]-F  
class unary_op AJ3Byb=.  
  { cIK4sOTJ&  
Left l; U-U(_W5&  
  kf#S"[/E  
public : NzN"_ojM  
Zv?"1Y< L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} y{~tMpo<  
 =WEDQ\ c  
template < typename T > `.]oH1\  
  struct result_1 nT(AO-Ue^  
  { CkNh3'<wg  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @W~aoq6  
} ; W@zu N)U  
!1A< jL  
template < typename T1, typename T2 > L"0?g(< 5  
  struct result_2 @x;(yqOb  
  { NS;L FeGD  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bfpoX,:   
} ;  ':DL  
F(^#_tXP  
template < typename T1, typename T2 > 9E4^hkD&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +At0V(  
  { _::ssnG3jT  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :@@m'zF<;  
} L>0Pur)[  
D G&aFmC  
template < typename T > a=vH:D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const WGyPyG#Fl  
  { Dd-a*6|x  
  return OpClass::execute(lt(t)); Uv~|Xj4.  
} -8d z`o}  
+rhBC V  
} ; K}GR U)  
Prc1U)nfo  
/x_AWnU  
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 @2hOy@V  
好啦,现在才真正完美了。 }9!}T~NMs  
现在在picker里面就可以这么添加了: uc|ej9N  
bqaj~:}@  
template < typename Right > H]f[r~  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Q ;5A~n  
  { 6#\:J0  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); u1d%wOY  
} bf2r8   
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。 PzhC *" i}  
;vbM C74J#  
SMfa(+VI  
A5]yC\*zt  
e<FMeg7n  
十. bind Z`zLrXPD)  
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。 )_?h;wh 84  
先来分析一下一段例子 .M ID)PY-  
|ZXz&Xor  
"=JE12=u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3-kL0Q["  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 sYvlf0  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 IS;[oJef  
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。 ,mC=MpfzJ  
我们来写个简单的。 4I|pkdF_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: mZuLwd$0  
对于函数对象类的版本: ,WM-%2z^4I  
lvNi/jk  
template < typename Func > $xF[j9nM  
struct functor_trait Q/*|ADoq  
  { )r)ZmS5O  
typedef typename Func::result_type result_type; U6y`:G;.  
} ; wfcR[  
对于无参数函数的版本: 1?.NJ<)F  
{vZAOz7#  
template < typename Ret > BQ70<m2D$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4x@W]*i  
  {  obPG]*3  
typedef Ret result_type; }7P[%(T5  
} ; p{ ``a=  
对于单参数函数的版本: vF>]9sMv  
(A=Z,ed  
template < typename Ret, typename V1 > $H]NC-\+>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > aygK$.wos  
  { W"CG&.  
typedef Ret result_type; PAxR?2m{  
} ; |Q";a:&$  
对于双参数函数的版本: ,e'"SVQc  
Np+pJc1  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > uY/C iTWr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > {zLgLBM  
  { ^!n|j]aw  
typedef Ret result_type; _={mKKoHs  
} ; 3TS:H1n  
等等。。。 D,(:))DmR  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy S;%k?O 7v  
^gR~~t;@  
template < typename Func > sb?!U"v.'  
struct func_return C',uY7}<  
  { }nO%q6|\V  
template < typename T > YNKvR  
  struct result_1 z3>4 xn{  
  { pEX Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =U8+1b  
} ; e#F3KLSL`  
D>Rlm,U  
template < typename T1, typename T2 > qG g29  
  struct result_2 }9;mtMR$  
  { 8qxZ7|Y@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M 8(w+h{  
} ; HYY+Fv5  
} ; "I{Lcn~!@  
(*V!V3E3#  
]6O(r)k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 :/t_5QN  
IMzt1l =7  
template < typename Func, typename aPicker > 4p6T0II_$  
class binder_1 NdX  C8  
  { : Cli8#  
Func fn; -mLu!32I<  
aPicker pk; kqq1;Kd  
public : Y@T$O<*  
%|j`;gYV  
template < typename T > C 20VSwd  
  struct result_1 %*IH~/Ld;]  
  { 7;] IlR6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .1ep8O<  
} ; X\*H7;k,  
?MFXZ/3(ba  
template < typename T1, typename T2 > Q7/Jyx|  
  struct result_2 bBGg4{  
  { lEb H4 g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~SsfkM"  
} ; |t;Ktl  
=GeGlI6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #BZ5Mxzj  
#Pg?T%('`  
template < typename T > :X7O4?ww  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .v9i|E=<~  
  { z: )*Aobwv  
  return fn(pk(t)); 4FKgp|Y0  
} `q1-yH0~4  
template < typename T1, typename T2 > #sbW^Q'I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %L-{4Z!"sI  
  { fQ_tXY  
  return fn(pk(t1, t2)); -Q ];o~  
} %0 U@k!lP  
} ;  x_/H  
 Lu[Hz8  
v^[!NygShs  
一目了然不是么? l SuNZY aO  
最后实现bind DLe>EU;vS  
]xIgP%  
c]ga) A(  
template < typename Func, typename aPicker > pNu?DF{ 3  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^nQJo"g\  
  { d/YQ6oKU  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); h_g "F@  
} z@jKzyq  
m}6>F0Kv  
2个以上参数的bind可以同理实现。 "ZmxHMf  
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。 `H^ H#W  
j2 >WHh  
十一. phoenix K;TTGK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (@O,U  
>}u#KBedE  
for_each(v.begin(), v.end(), m&s;zQ  
( gs~u8"B  
do_ piIGSC  
[ (?.h<v1}  
  cout << _1 <<   " , " ?b(DDQMf  
] M,Lq4bz  
.while_( -- _1), f.R;<V.)  
cout << var( " \n " ) R m2M  
) n~i^+pD@  
); ;B :\e8  
.l,NmF9  
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: *_a jb:  
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 1D~B\=LL}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'w|N} 4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: M?['HoRo  
s(MdjWw  
0zA:?}  
template < typename Cond, typename Actor > '6T  *b  
class do_while S@4bpnhK  
  { +>% AG&Pc  
Cond cd; 'sk M$jr  
Actor act; ;b_<5S  
public : vgr 5j  
template < typename T > \,I{*!hw  
  struct result_1 a3He-76  
  { Q"oJhxS  
  typedef int result_type; }MM:qR  
} ; 1O90 ]c0  
fECmELd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} = mhg@N4  
KF`mOSP  
template < typename T > hm1.UE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;*20b@  
  { ~AF' 6"A  
  do T 7M];@q  
    { obgO-d9l  
  act(t); Ti#x62X{  
  } m x2Ov u  
  while (cd(t)); 7~H$p X  
  return   0 ; ;$4: &T  
} QCfR2Nn}  
} ; i \.&8  
^4{{ +G)j  
5ai$W`6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). tZr_{F@  
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。 ^j?"0|  
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。 ~y ?v  
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。 \@6V{y'Zo  
下面就是产生这个functor的类: 8BnsYy)j  
YsRq.9Mr  
)/bv@Am  
template < typename Actor > )Qo^Mz  
class do_while_actor pJQ_G`E  
  { 3E8 Gh>J_  
Actor act; 9;A9Q9Yr  
public : 2o0WS~}5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} e&9v`8}   
Js9 EsN%  
template < typename Cond > _wZr`E)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; >5Sm.7}R  
} ; Q1DiEg  
IXR%IggJA  
jZq CM{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 \YH*x`  
最后,是那个do_ w|ct="MG  
<I2~>x5db  
v0%FG9Gk  
class do_while_invoker 7+P-MT  
  { 08nA}+k  
public : b .xG'  
template < typename Actor > //^{u[lr  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /J&_ZDNV~  
  { LT/ *y=  
  return do_while_actor < Actor > (act); 2:6lr4{uY  
} I"WmDC`1  
} do_; kM(,8j  
qK&h$;~*y  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^O3p:X4u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |b|bL 7nx  
最后来说说怎么处理break和continue #23($CSE  
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。 %D+NrL(  
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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