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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda G~]BC#nB_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 b1OB'P8  
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, 5 9vGLN!L  
;@ e |}Gk  
:+=*  
IviWS84  
  class filler Pm_=   
  { 6\K)\  
public : *+z({S_Nv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;1 fML,8  
} ; Pla EI p  
88K*d8m  
S!]}}fKEFm  
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: 3:( `#YY  
4Uiqi{}  
z|2liQrf+  
KOQTvJ_#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Bz{ g4!ku  
/b|sv$BN  
&)l:m.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \) ;rOqh  
Sf8d|R@O  
}NXESZYoi  
2~<0<^j/]  
二. 战前分析 {V8Pn2mlo  
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。  #L)rz u  
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 LcXMOT)s  
'w2;oO  
&}cie"\L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DbN'b(+  
  /* --------------------------------------------- */ Q  [{vU  
vector < int *> vp( 10 ); F*4+7$E0B  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); E'G>'cW;x  
/* --------------------------------------------- */ NP8TF*5V  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /HRaX!|E#  
/* --------------------------------------------- */ x _K%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~ #CCRUhM  
  /* --------------------------------------------- */ J (h>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 1GdD  
/* --------------------------------------------- */ Q Y'-]  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); I,eyL$x  
5o/rV.I  
Jy_'(hG  
d eg>m?Y  
看了之后,我们可以思考一些问题: P]B#i1  
1._1, _2是什么? Os{qpR^<I:  
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。 hgK=fHJ k  
2._1 = 1是在做什么? 4B`Rz1QBy  
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。 MQ44uHJ  
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。 5qy}~dQ  
3o>t ~Sfi  
^|C|=q~:  
三. 动工 F0Hbklr  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &[kgrRF@HU  
,k!a3"4+TJ  
o3=kF  
u $#7W>R  
template < typename T > 1RA$hW@}  
class assignment )^TQedF  
  { PS6`o  
T value; cy4'q ?r  
public : Pc'?p  
assignment( const T & v) : value(v) {} &pm{7nH  
template < typename T2 > `qTY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >9`ep7  
} ; m+vEs,W.  
i7V~LO:gq  
Ao T7sy7  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p( *3U[1  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q8?D}h  
EcIQ20Z_-  
\]xYV}(FO  
h>:RCpC  
  class holder "zbE  
  { 5>)jNtZ  
public : E,7~kd~y`  
template < typename T > l{9h8]^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const )_cv}.xe  
  { @ WaYU  
  return assignment < T > (t); K*$#D1hG  
} <q\) o_tH  
} ; $0T"YC%  
4-_lf(# i  
P-[K*/bPw  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: "\;wMR{  
M%xL K7  
  static holder _1; s2~dmZ_B|_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *GP_ut%  
GDp p`'\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 1i:g /H  
而不用手动写一个函数对象。 OL5HofgNm  
)H)Udhz  
CDnz &?  
/T[ICd2J  
四. 问题分析 |+-i'N9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 RWCS u$  
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。 &pjV4m|j<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ~aAJn IO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Y,btL'[W  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 f<Tz#w&6W  
a +yI2s4Z  
五. 问题1:一致性 SzX~;pFM0  
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?| A(OfG&!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?3TV:fx"X  
?VQLY=?  
struct holder  /;6@M=6u  
  { 0WE1}.J<  
  // ?7)(qnbe"  
  template < typename T > ^!o}>ls['  
T &   operator ()( const T & r) const AUsQj\Nm%  
  { Fx5d@WNa>  
  return (T & )r; 6L9[U^`@  
} d`uO7jlm  
} ; ggc?J<Dv  
L~y tAZ,  
这样的话assignment也必须相应改动: 'h>5&=r  
lc7a@qnw   
template < typename Left, typename Right > M5WtGIV  
class assignment /1~|jmi(  
  { 'QojSq   
Left l; (0#F]""\e  
Right r; =4<S8Cp  
public : X|E+K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rw[{@|)'z  
template < typename T2 > aroVyUs3j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ,GkW. vEU  
} ; ds;cfj[  
~+ s*\~  
同时,holder的operator=也需要改动: exO#>th1  
[ []SkLZHg  
template < typename T >  G].__]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gT&'i(c  
  { 3*$9G)Ey  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); M#VC3h$  
} I9un  
)|y2Q  
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。 L'XdX\5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 |F@xwfgb  
x X/s1(P  
return l(rhs) = r; IAF;mv}'  
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。 Secq^#]8  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .um&6Q=2<  
^qGA!_  
template < typename Tp > bk"k&.C^+  
class constant_t 15KV} ){  
  { M&/aJRBS  
  const Tp t; Fiu!!M6  
public : ;=+Zw1/g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,ah*!Zm.kk  
template < typename T > k l!?/M  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +6hl@Fm(  
  { .^~l_ LkA  
  return t; xDGS`U  
} guOSO@  
} ; Kka8cG  
,{{#a*nd  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 H >:4MY  
下面就可以修改holder的operator=了 a=*ALd_&0  
MuoctW  
template < typename T > ;=-j;x  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 6L,lq;  
  { R'I_xjC  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hkwa""-  
} {!}F :~*r  
}\f(qw  
同时也要修改assignment的operator() G_M:0YI@  
QGr\I/Y  
template < typename T2 > 3g0u#t{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HS\3)Ooj>  
现在代码看起来就很一致了。 >bA$SN  
'9 e\.  
六. 问题2:链式操作 &{E`=4T2  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _jTwiuMS-  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 w3=)S\  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 n^AP"1l8?0  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7"F|6JP"$c  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct @q+cm JKv  
j&dx[4|m:h  
template < typename T > -jxWlO  
struct result_1 * {gxI<   
  { dY/u<4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; +[whh  
} ; 4e+BqCriC*  
*5y W  
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{64g+  
G(As%r]  
template < typename T > GG_^K#*  
struct   ref  ,v*p  
  { *M wfod  
typedef T & reference; to&N22a$  
} ; xvR?~  
template < typename T > z1f^p7$M?  
struct   ref < T &> |^Ew<  
  { }PI35i1!t  
typedef T & reference; LG=X)w)W4S  
} ; =R&)hlm  
}dX/Y /  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (_w %  
4ZI!,lv*  
template < typename T > w%3Fg~Up  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \E$1lc  
  { 8cK\myn.  
  return l(t) = r(t); q%-&[%l  
} .Vo"AuC}  
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。 vuR5}/Ev  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 MSZ!W(7,<  
jCTy:q]  
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 As@ihB+(\  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B2~f;zy`  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 h; 'W :P  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F0&~ ?2nG  
最后的布局是: )L |tn  
                Add m ~u|VgD  
              /   \ aKv[  
            Divide   5 50LHF %  
            /   \ A&<?   
          _1     3 )=jT_?9b   
似乎一切都解决了?不。 908ayfVI  
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。 e'1 ^+*bU  
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。  Y*@|My`  
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: !8xKf*y  
zmf"I[)  
template < typename Right > /Hv* K&}M  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,IIZ Xl@  
Right & rt) const i8Fs0U4"  
  { 5<89Af&&K8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); cMDRWh  
} Ia=_78MgZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <S]KaDu^  
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。 umQi  
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。 HEBqv+bG  
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。 Z)mX,=p  
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。 v9%nau4  
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? yp=|7  
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: pC*BA<?Rg  
^ED"rMI  
template < class Action > Bk@)b`WR  
class picker : public Action !|B3i_n  
  { 1"}B]5!  
public : br0u@G  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p?Ed- S  
  // all the operator overloaded $ZQ"({<w<g  
} ; F9MR5O"  
Yeqvv  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 xC-BqVJ%_T  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: FZiZg;  
oW^k7 #<e}  
template < typename Right > ~xS@]3n=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jCzGus!rM  
  { ZA0i)(j*Mn  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 5U%MoH  
} "H>.':c"+3  
uie~'K\y  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > [UMLx  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ?VB#GJ0M9  
eGLO!DdxZ  
template < typename T >   struct picker_maker U,PZMz`2j  
  { k, f)2<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; <EtUnj:qK8  
} ; re; Lg C  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 9#uIC7M  
  { vYDSu.C@a  
typedef picker < T > result; &vCeLh:s  
} ; ]/Vh{d|I&  
);nz4/V  
下面总的结构就有了:  kI%peb?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 aD2*.ln><  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 tM)Iir*U#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 QU.0Elw  
至此链式操作完美实现。 OB~C}'^$  
P/ci/y_1  
GuT6K}~|D  
七. 问题3 X~lZOVmS  
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。 #e/2C  
!\^jt%e&  
template < typename T1, typename T2 > 3:l DL2  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9`B0fv Q&  
  { XYe~G@Q Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ABc)2"i:*  
} RlrZxmPV>O  
M#xQW`-`  
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: f')c/Yw  
wepwX y"  
template < typename T1, typename T2 > 1HhX/fpq  
struct result_2 ]ni6p&b>  
  { )\wuesAO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; abBO93f^  
} ; 3cqQL!Gm  
i'HPRY  
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? b6"}"bG  
这个差事就留给了holder自己。 T7 {<arL$  
    o~#f1$|Xn  
0x@A~!MoP  
template < int Order > p* RC  
class holder; ic E|.[  
template <> bhD ~ 4Rz  
class holder < 1 > Ry z?v<)h  
  { {) xWD%  
public : GW3>&j_!d  
template < typename T > xYI;V7  
  struct result_1 .n`( X#,*l  
  { :?=Q39O9  
  typedef T & result; l&L,7BX  
} ; RNTa XR+Zn  
template < typename T1, typename T2 > rVH6QQF=\  
  struct result_2 ~-_i  
  { gWOt]D&#/  
  typedef T1 & result; SWs3SYJ\  
} ; T~Ly^|Ihz  
template < typename T > fG&=Ogy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const jY/ARBC}H  
  { URA0ey`  
  return (T & )r; ! Z;T-3^.  
} U\jb"  
template < typename T1, typename T2 > #op:/j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const @QdnjXII*  
  { +@ MPQv  
  return (T1 & )r1; s\gp5MT  
} nO{ x^b <  
} ; nA_%2F'W}  
{,?ss$L  
template <> 7?J3ci\  
class holder < 2 > byGn,m  
  { qsI^oBD"  
public : QXVC\@  
template < typename T > nBz`q+V  
  struct result_1 +j{Y,t{4  
  { eY,O@'"8`  
  typedef T & result; NF+<#*1  
} ; FI"HJwAs  
template < typename T1, typename T2 > L0Y0&;y|R  
  struct result_2 =gjDCx$|  
  { 53Yxz3v  
  typedef T2 & result; I[0!S IqY  
} ; M:|8]y@  
template < typename T > /=)L_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const e[1>(l}Ss  
  { 6e&$l-  
  return (T & )r; "AC^ rz~U  
} "(`2eXRn  
template < typename T1, typename T2 > c2 Aps  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;3"@g]e  
  { VUtXxvH  
  return (T2 & )r2; 5u$D/* Eb  
} n2f6 p<8A  
} ; #HAC*n  
< Ek/8x  
HYCuK48F[_  
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> >。 qMP1k7uG)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G.\l qYrXU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6w| J -{2  
kWhr1wR1  
return l(i, j) = r(i, j); #%$28sxB  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wL}l`fRB  
IP3E9z_ L  
  return ( int & )i; XNehPZYS  
  return ( int & )j; "Sridh?  
最后执行i = j; bT )]'(Xy  
可见,参数被正确的选择了。 L',mKOej  
,Na^%A@TJ  
AjkW0FB:1  
V'DA[{\*  
UZ2TqR  
八. 中期总结 CnISe^h  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: uw AwWgl  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 G[,Q95`w?<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 X~oK[Nf'9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ik.A1j9oN  
vLT0ETHg6  
n,$z>  
4J0Rv od_  
Hfym30  
k; ZxY"^  
九. 简化  ?K_ '@  
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。 S( ^.?z  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 LWfqEL -  
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: ?r=jF)C<'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 U_B(( Z(g  
  +-*/&|^等 5jB* fIz  
2. 返回引用。 wkUlrL/~  
  =,各种复合赋值等 0Ua%DyJ  
3. 返回固定类型。 )e|=mtp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9X$ma/P[  
4. 原样返回。 P{Lf5V9# <  
  operator, O%8EZyu  
5. 返回解引用的类型。 "N?+VkZEv  
  operator*(单目) %McE` 155  
6. 返回地址。 G\de2Q"d:O  
  operator&(单目) '' O7=\  
7. 下表访问返回类型。 aj^wRzJ}zA  
  operator[] #_93f |  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 #S]ER907  
  operator<<和operator>> 2-N 'ya  
;r[@v347  
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。 T~0k"uTE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _tTNG2  
hrGM|_BE  
template < typename Left > E_e6^Sk5B(  
struct value_return xG&)1sT#-\  
  { jRSUp E8  
template < typename T > ,'xYlH3s  
  struct result_1 KGH/^!u+R  
  { &|3 $!S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {8)zg<rL+M  
} ; T&4qw(\G  
#S&Tkip]"W  
template < typename T1, typename T2 > /DQaGq/Ld  
  struct result_2 E;JsBH  
  { +LM#n#T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bef_rH@`  
} ; Oy U  
} ; ~T&<CTh  
l&iq5}[n&  
s7Ub@  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6f')6X'x  
"#[!/\=?:  
下面我们来剥离functor中的operator() MjlP+; !  
首先operator里面的代码全是下面的形式: $,+O9Et  
),G=s Oo  
return l(t) op r(t)  #wL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'EDda  
return op l(t) P:30L'.=[  
return op l(t1, t2) 5?hw !  
return l(t) op %?e& WLS  
return l(t1, t2) op N(I&  
return l(t)[r(t)] %3NqSiMs  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] <B9C*M"4%  
*s9C!w YMZ  
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: 8!Vl   
单目: return f(l(t), r(t)); BZ zrRC  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~HOy:1QhE=  
双目: return f(l(t)); oE#d,Z  
return f(l(t1, t2)); ,lZB96r0  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,AxdCT  
WI?oSE w  
struct meta_divide u%w`:v7Yo(  
  { {&jb5-*f  
template < typename T1, typename T2 > ne 4Q#P  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 'nXl>  
  { C(00<~JC  
  return t1 / t2; S30?VG9U0f  
} kS bu]AB  
} ; emCM\|NQg&  
7;KwLT9  
这个工作可以让宏来做: 6Yx4lWBR?  
.Fdgb4>BXX  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ :2 *g~6  
template < typename T1, typename T2 > \ 0q&<bV:D  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; F(tx)V ~T3  
以后可以直接用 -r-k_6QP  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^J$2?!~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 |&RU/a  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) N<~t3/Nm  
28 ?\  
&l!4mxwr`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 SHe49!RA'{  
^s|6vd;PD=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Pi]19boM.  
class unary_op : public Rettype xai*CY@cQ  
  { _f$^%?^  
    Left l; a!=D[Gz*5  
public : BO;6 u^[  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;7} VBkH  
Zl^\Q=*s  
template < typename T > etTn_v  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r>o63Q:  
      {  #"@|f  
      return FuncType::execute(l(t)); *MKO I'  
    } IZpP[hov  
vEJWFoeEFm  
    template < typename T1, typename T2 > 0cj>mj1M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e 9;~P}  
      { !@}wDt  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); I}1NB3>^  
    } wOU_*uY@6'  
} ; ML|FQ  
02 c':a=7  
RZXjgddL  
同样还可以申明一个binary_op \G*0"%!U  
=ALTUV3/q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bbE!qk;hEP  
class binary_op : public Rettype ?l9XAW t\  
  { D]zwl@sRX:  
    Left l; 8X[:j&@  
Right r; U/!TKic+  
public : 37s0e;aF  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,J+}rPe"sf  
'uBu6G  
template < typename T > N sXHO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8WXQ Oo8  
      { PvPOU"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ,Q  
    } jIJ~QpNE  
[_k1jHr48N  
    template < typename T1, typename T2 > pH9VTM.*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \NPmym_ 6J  
      { `sn^ysp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 4h|c<-`>t  
    } pR=@S>!|  
} ; Z?h~{Mg  
R!}H;[c  
6^]+[q}3  
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 !|^|,"A)  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 T&6l$1J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) <M+|rD]oc  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 |-:()yxs  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! GS$ifv  
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。。。 Tp/6,EE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 v[1aW v:  
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) ]Sf]J4eQ  
下面是修改过的unary_op -t!~%_WCv  
(A9Fhun  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0X6YdW_2X  
class unary_op zdB^S%cztS  
  { ~vm%6CABM  
Left l; Z^3rLCa  
  m*&]!mM"0G  
public : o#3ly-ht  
; ZA~p  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} d,k!qjf=r  
T(id^ w  
template < typename T > E(>=rD/+  
  struct result_1 P3x8UR=fS  
  { gb[5&> (#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; NcBIg:V\c  
} ; f%][}NN)Xr  
6]K_m(F  
template < typename T1, typename T2 > %O|iE M  
  struct result_2 SW@$ci  
  { , qMzWa  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fK>L!=Q  
} ; 9+Np4i@  
%~4M+r6T  
template < typename T1, typename T2 > J!dm-L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D+lAhEN  
  { ?gA 8x  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )|ju~qbf  
} P) Jgs  
` Fa~  
template < typename T > kMIcK4.MH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8V'~UzK  
  { zu_8># i-  
  return OpClass::execute(lt(t)); D+TD 95t  
} }|h# \$w  
)1?y 8_B  
} ; 0yk]o5a++  
|mZxfI  
Ytn9B}%o  
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 KI"#f$2&  
好啦,现在才真正完美了。 l!D}3jD  
现在在picker里面就可以这么添加了: ~[t[y~Hup  
zfJT,h-{  
template < typename Right > b6,iZ+]  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Z@4Ar fl  
  { ` 'DmDg  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 5AFJC?   
} is?{MJZ_  
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。 ?>7[7(|  
ROH|PKb7  
{:/#Nc$5  
IPS4C[v  
"{A(x }'Y4  
十. bind C7]f*TSC4  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 T^zXt?  
先来分析一下一段例子 S\CCrje  
?qb}?&1  
(d(CT;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Amtq"<h9a  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9SX +  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AP3a;4Z#  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ahusta  
我们来写个简单的。 y6g&Y.:o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: cn3#R.G~  
对于函数对象类的版本: ^ gdaa>L  
) ;EBz  
template < typename Func > tj'\tW+s'  
struct functor_trait  on4HKeO  
  { iDpSj!x/_  
typedef typename Func::result_type result_type; mVj9, q0  
} ; * ` JYC  
对于无参数函数的版本: z0 d.J1VW  
34f?6K1c  
template < typename Ret > *I B4[6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pE`})/?\*  
  { D, k6$`  
typedef Ret result_type; f[]dfLS"W  
} ; GV1pn) 4  
对于单参数函数的版本: esJ~;~[@(r  
v&6-a*<Z  
template < typename Ret, typename V1 > 6,pnw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Fn wJ+GTu  
  { i}cRi&2[  
typedef Ret result_type; ncaT?~u j  
} ; atj(eg  
对于双参数函数的版本: ?al'F  q  
4VHn  \  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ><4<yj1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > !Mx$A$Oj>  
  { ?w$kue  
typedef Ret result_type; T~-ycVc  
} ; ,<.V7(|t)  
等等。。。 P?%s #I:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +5)nk}  
xw.A #Zb\_  
template < typename Func > (O\ )_#-D  
struct func_return 1 s\Wtw:  
  { zOJ%}  
template < typename T > A@`}c,G  
  struct result_1 L7l FtX+b  
  { kj Jn2c:y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }H53~@WP>  
} ; oe^I  
%mW{n8W3{  
template < typename T1, typename T2 > 59LG{R2  
  struct result_2 Usvl}{L[  
  { d z|or9&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  -uS!\  
} ; &bS ,hbDt  
} ; <|HV. O/!  
h0EEpL|\  
)+#` CIv  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yNPVOp*  
_O?`@g?i  
template < typename Func, typename aPicker > e1yt9@k,  
class binder_1 `>o{P/HN  
  { hDDn,uzpd  
Func fn; J4hL_iCQ  
aPicker pk; Zpt\p7WQ  
public : *VCXihgo  
$t+,Tav  
template < typename T > Dm981t>wL  
  struct result_1 10Q ]67  
  { !aUs>1i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; i$Ul(?  
} ; cZ,b?I"Q%  
wLIMv3;k  
template < typename T1, typename T2 > soxc0OlN  
  struct result_2 yxPazz  
  { }CSDV9).S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  1~gnc|?  
} ; l$KA)xbI  
<)Dj9' _J  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} X0HZH?V+  
hPB9@ hT$  
template < typename T > 8S TvCH"Z_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M/f<A$xx_  
  { #~]zhHI  
  return fn(pk(t)); 'ms-*c&  
} }rUN_.n4z  
template < typename T1, typename T2 > |"}FXa O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const As&Sq-NWf  
  { ZvM(Q=^  
  return fn(pk(t1, t2)); <_L,t 1H{  
} qz_7%c]K[  
} ; LBeF&sb6  
kt#fMd$  
u[;\y|75  
一目了然不是么? Q-okt RK  
最后实现bind /8'NG6"H`  
K8|r&`X0  
;?Tbnn Wn  
template < typename Func, typename aPicker > LVM%"sd?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %6 zB Sje  
  { ~7w"nIs<c  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ,_ H:J.ik  
} mthA4sz  
n&4N[Qlv,  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C}j"Qi`  
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。 N{!i=A  
5{WE~8$  
十一. phoenix UW={[h{.|@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: @D[_}JE  
Y1\}5k{>  
for_each(v.begin(), v.end(), &&8x%Pml  
( !qQl@j O  
do_ y-b%T|p9  
[ 1s&zMWC  
  cout << _1 <<   " , " u/0h$l  
] WDYeOtc  
.while_( -- _1), yWc$>ne[L  
cout << var( " \n " ) tKuwpT1Qc  
) "S]0  
); 9<?M8_  
oSKXt}sh  
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: 2 RX;Ob_  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor }-{H  Y  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (S5R!lpO  
那么我们就照着这个思路来实现吧: u@) U"FZ  
a5"D@E  
r|8d 4  
template < typename Cond, typename Actor > cl3K<'D  
class do_while a.\:T,cP>  
  { 3ZPWze6  
Cond cd; jRlYU`?  
Actor act; 7aRi5  
public : p`dU2gV  
template < typename T > 2a)xTA#  
  struct result_1 s\(k<Ks  
  { |^I0dR/w:  
  typedef int result_type;  _"yh.N&  
} ; pU}(@oy  
!-x$L>1$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Ta0|+IYk<  
?!:ha;n  
template < typename T > \:'/'^=#|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {z5--TogJ  
  { Xl{P8L  
  do HRCT }  
    { |A~jsz6pI  
  act(t); I_#kgp  
  } ^/>(6>S^M  
  while (cd(t)); x+:UN'"r  
  return   0 ; mDABH@ R  
} {4}yKjW%z  
} ; n,(sBOQ  
=ho}oL,ZO  
wssRA?9<  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). n)-$e4u2  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 {6|G@ ""O  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 %XDc,AR[  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 HZB>{O  
下面就是产生这个functor的类: P )"m0Lu<  
2;`1h[,-^  
b5I I/Y  
template < typename Actor > )9G[dDeC  
class do_while_actor N)|yu1S  
  { ~ 'cmSiz-  
Actor act; xh,qNnGGi  
public : \ a<h/4#|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} k,6f &#x  
/4V#C-  
template < typename Cond > t#})Awy^R  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; J?1 uKR  
} ; ::lKL  
wu!59pL  
r'r%w#=`t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :{v#'U/^  
最后,是那个do_ 4jM Fr,  
6:5I26  
UgN u`$m+  
class do_while_invoker {X+3;&@  
  { O, wJR  
public : K(rWNO  
template < typename Actor > [wOn|)& &  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const z+wA rPxc  
  { !u[9a;Sa#  
  return do_while_actor < Actor > (act); }5[qo`M  
}  / }X1W  
} do_; '~<m~UXvD#  
K`WywH3-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Wx}8T[A}  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 %#:{UR)E  
最后来说说怎么处理break和continue yCR?UH;  
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。 WIT>!|w_  
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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