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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3_fLaf A  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PP.k>zsx  
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, B6 x5E  
-njxc{b  
}.NR+:0  
Z B`!@/3X  
  class filler 3dcZ1Yrn  
  { ]}ff*W  
public : sG}}a}U1  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 01H3@0Q6  
} ; n-Dr/c4  
S^I38gJd  
cC"7Vt9b  
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: /p<mD-:.M  
2YuaPq/  
BR*" "/3`  
)09_CC!a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Oq*a4_R'YV  
/J/r62  
E Q?4?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 \Vm{5[:SA  
6jCg7Su]  
S]<G|mn,  
|1J "r.K  
二. 战前分析 tI.(+-q  
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。 -|J?-  
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 tDy1Gh/c  
x~Se-#$  
6XFO@c}d  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J#Bz )WmR  
  /* --------------------------------------------- */ lDMYDy{<  
vector < int *> vp( 10 ); {:4); .  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); =\CbX  
/* --------------------------------------------- */ %m+Z rH(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dH?pQ   
/* --------------------------------------------- */ Cgq9~U !  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O- |RPW}  
  /* --------------------------------------------- */ 86R}G/>>e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); G?3S_3J2  
/* --------------------------------------------- */ fQOaTsyA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); O~'1)k>  
&+&^Hc  
7:bqh$3!s  
`q$DNOrS  
看了之后,我们可以思考一些问题: +Tq _n@  
1._1, _2是什么? dr'6N1B@  
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。 <6v7_  
2._1 = 1是在做什么? 3vrQY9H>  
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。 ,wRrx&  
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。 I62Yg p$K  
.~b6wi&n  
>z[d ~  
三. 动工 fF-V=Zf5  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: m#8}!u&  
WY*}|R2R  
[K"v)B'  
?#FA a,  
template < typename T > ORfA]I-u  
class assignment >vP^l {SD  
  { 3P #1fI(c  
T value; 3`, m=1[)  
public : 5O*+5n  
assignment( const T & v) : value(v) {} @B&hR} 4  
template < typename T2 > NiyAAw  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } W@UHqHr:\  
} ; aQRZyE}  
\>YXPMIk  
YVs{\1|'  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 gO$!_!@LM  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment sM?DNE^BvW  
8nZPY)o  
$&a`zffG  
4Pz9&^K  
  class holder +A:}5{  
  { 9cj=CuE  
public : /CX<k gz@  
template < typename T > [2&Fnmjk}X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z ,T TI>P  
  { ;{Ovqo|  
  return assignment < T > (t); V}aXS;(r%  
} ,l@hhaLm?  
} ; -MOf[f^  
yq&]>ox  
+VU,U`W  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: e@I?ESZ5  
F] ~`57  
  static holder _1; _N*4 3O`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nR ,j1IUF  
Y<kvJb&1*  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 43P?f+IYrk  
而不用手动写一个函数对象。 T?% F  
O #0:6QX  
6lZhV[~Z/  
U` bvv'38#  
四. 问题分析 `aSz"4Wd  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <M 7WWtmx  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 wddF5EcK0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 UUA7m$F1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 8-+IcyUza  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 %=_ Iq\lC  
5[;p<GqGN  
五. 问题1:一致性 G>H&M#7K  
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?| 2TIZltFS0e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 y]@_DL#J=  
Kh%9Oy  
struct holder !O$EVl  
  { Eb#0 -I  
  // D^f;dT;-  
  template < typename T > /Nxy?g|,  
T &   operator ()( const T & r) const .|_+>){$w  
  { 9ft7  
  return (T & )r; JQ0KXS Nr  
} ,V |>nkQ  
} ; F"9q Bl~  
K uFDkT!  
这样的话assignment也必须相应改动: V! ~uGf  
8$@gAlI^  
template < typename Left, typename Right > jaNkWTm :  
class assignment N{E >R&,q  
  { (bZ)pW/iw  
Left l; .dl1sv U  
Right r; P 7gS M  
public : ( R Ttz  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q/&Z6LJ)  
template < typename T2 > dG6Mo76  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } i7Y 96]  
} ; _DH,$evS%  
8m-ryr)  
同时,holder的operator=也需要改动: f{ENSUtCrR  
6%O"   
template < typename T > n,n]V$HFGh  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const py@5]n%  
  { MW`q*J`Yo  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); -l$]>J~  
} {3`9A7bG  
z <s]Z  
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。 ^Cpvh}1#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .4.zy]I  
;h] zN  
return l(rhs) = r; `2Ff2D ^ ?  
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。 !.x(lOqf  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: /__we[$E  
IO|">a6  
template < typename Tp > a?&oOQd-iP  
class constant_t C:$lH  
  { &LHQ) ?  
  const Tp t; O`~T:N|D  
public : ^tae (}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} k`kmmb>  
template < typename T > -F@Rpfrj_#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s+o/:rrx Y  
  { z8jQaI]j  
  return t; >8oRO  
} d];E99}  
} ; c,4UnEoCR  
}.MJVB3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uu]<R@!J  
下面就可以修改holder的operator=了 UPUO8W)<Z6  
)!){4c/  
template < typename T > V+cHL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const WX]kez{<uP  
  { YD7i6A  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Z!7#"wO9+V  
} 1}B W   
5;C+K~Y  
同时也要修改assignment的operator() }(O 7tC  
J{\S+O2,*  
template < typename T2 > #Ubzh`v  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8%>  Ls  
现在代码看起来就很一致了。 %Mz(G-I.\  
xG\&QE  
六. 问题2:链式操作 buG0#:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #V*<G#B  
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。 F=$2Gz 'RT  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 D />REC^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 j*rra  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct KP -g<Zc  
wT3QS J  
template < typename T > fp|b@  
struct result_1 qun#z$  
  { B&+V%~/  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k 2_ "  
} ;  #/MUiV  
Q!z g=_z-  
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: K q: +{'  
z2A7:[  
template < typename T > Etg'"d@[  
struct   ref Jou~>0,/j  
  { $DJp|(8  
typedef T & reference; YFy5>*W  
} ; ]SFB_5Gb  
template < typename T > /E@LnKe  
struct   ref < T &> My&h{Qk  
  { l5l:'EY>  
typedef T & reference; 'd D d9  
} ; QA+qFP  
w*eO9k  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: GX4# IRq  
&JVe -.  
template < typename T > B!jT@b{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const r2]:'O6  
  { h?p&9[e`  
  return l(t) = r(t); A?06fo,  
} b6 &`]O;%  
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。 ;Bd0 =C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \=?f4*4|/  
>t.2!Z_RQ  
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 u0^GB9q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MW &iNioX  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 H^Ik FEVs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。  I@08F  
最后的布局是: L0/0<d(K  
                Add JM0'V0z  
              /   \ x\)0+c~\}x  
            Divide   5 EX7gTf#  
            /   \ Q7gBxp  
          _1     3 osB[KRT>("  
似乎一切都解决了?不。 40<ifz[7  
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。 cfyN)#9  
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。 lY yt8H  
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: 4E}]>  
Z)Nl\e& M  
template < typename Right > _'JKPD[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const CaX&T2(  
Right & rt) const zHw[`"[  
  { dW Y0  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6Daz1Pxd+  
} gm B?L0UV  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 qiV#T +\  
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。 #>g]CRN  
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。 u~=>$oT't  
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。 ,kfUlv=  
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。 xV @X%E  
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? 3de<H=H'  
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: BX;Z t9"*  
/!rH DcR  
template < class Action > j y R 9a!  
class picker : public Action r5t C  
  { $rD&rsx6  
public : tbrjTeC  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 3#}5dO  
  // all the operator overloaded n KC$ KC  
} ; Ho9 a#9  
);$_|]#  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 V4ml& D  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ^$c+r%9k  
'kPc`) \  
template < typename Right > ,d'x]&a  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const DfgqB3U[  
  { WDNuR #J?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a^t#kdT  
} D6@c&  
6 6WAD$8$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /MKcS%/H/  
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。 [GJ_]w^}j  
@U08v_,  
template < typename T >   struct picker_maker Dp4\rps  
  { gF,9Kv~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ?a+>%uWt  
} ; eS{lr4-]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > oY{L0B[  
  { c,-3+b  
typedef picker < T > result; .I_Mmaq;i  
} ; $x#0m  
`2Rd=M]?  
下面总的结构就有了: `3m7b!0k  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 E-\Wo3  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 o<Hk/e~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ,\ [R\s  
至此链式操作完美实现。 f-&4x_5  
w'E&w)Z]  
P0,@#M&  
七. 问题3 H=O/w3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 1S .~Vh0Q,  
s>hNwb/  
template < typename T1, typename T2 > 7 06-QE^  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]/&qv6D*d  
  { U7i WYdt$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); n?'I&0>M  
} r&6X|2@  
%X)w$}WH  
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: "@uKe8r|y  
X}x"+ #\<@  
template < typename T1, typename T2 > x{y}pH"H  
struct result_2 m X2i^.zH  
  { tP/0_^m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 9n\:grW  
} ; fg"]4&`j-  
}o^VEJc`O  
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? H&0dc.n~.  
这个差事就留给了holder自己。 Uj]Tdg  
    ?}p~8{ '  
gp@X(d  
template < int Order > = cQK^$6(  
class holder; o3C7JG  
template <> PX!$w*q  
class holder < 1 > ^\o3V<  
  { v0psth?qV  
public : ob=](  
template < typename T > V ,# |\  
  struct result_1 o_=t9\:  
  { i3 ?cL4  
  typedef T & result; Fl8*dXG&  
} ; i{T mn  
template < typename T1, typename T2 > %0-fn'  
  struct result_2 e'"2yA8dh"  
  { ,v^A;,q  
  typedef T1 & result; `4GEq2%  
} ; QlxzWd3=q  
template < typename T > ] {sx#|_S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R9 +0ZoS  
  { M{(g"ha  
  return (T & )r; ;iB9\p$K)  
} F"|OcKAA}h  
template < typename T1, typename T2 > 7dxe03h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w^BF.Nu  
  { ERka l7+  
  return (T1 & )r1; Hsdcv~Xr;l  
} &7-ENg9 [  
} ; dUvgFOy|P  
3rdrNc  
template <> ?ZF ~U  
class holder < 2 > =qWcw7!"  
  { Jam&Rj,  
public : .<fn+]  
template < typename T > S1vUP5cZ  
  struct result_1 =\ek;d0Tqb  
  { b7uxCH]Z  
  typedef T & result; v.Vd js  
} ; UR{OrNg*  
template < typename T1, typename T2 > $c1zMkY)u  
  struct result_2 jx=5E6(h  
  { Hoj'zY  
  typedef T2 & result; f)_k_<  
} ; z JBcz,  
template < typename T > H6.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  k00&+C  
  { m=K46i+NE  
  return (T & )r; 7QX p\<7  
} f,(@K%  
template < typename T1, typename T2 > .wpp)M.w;H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QAxR'.d  
  { H~1o^ gU  
  return (T2 & )r2; Y2!P!u+Q  
} yDORL| E'  
} ; 1m{c8Z.h/d  
EYy|JT]B  
@{ CP18~:  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 IW>\\&pJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: j e;^i,&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: } Q1m  
ugy:^U  
return l(i, j) = r(i, j); Xw'Y &!z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gw^X-  
!h.bD/? K  
  return ( int & )i; na`8ulN_  
  return ( int & )j; y,F|L?dIq  
最后执行i = j; +\GuZ5`  
可见,参数被正确的选择了。 D>6vI  
1,Uf-i  
hmES@^n!_  
^@-qnU lH  
i}_d&.DbF  
八. 中期总结 6xW17P  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: N 6t`45  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 C%QC^,KL  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _s~F/G`iT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor =|O><O|  
|QO)x En~  
Dy|DQ>?}  
pP^"p"<s  
Lv<)Dur0K  
;yDXo\gm  
九. 简化 *<l9d  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 fK1^fzV  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 G_5E#{u  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: `\Hs{t]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Zoyo:vv&  
  +-*/&|^等 +l@+e_>  
2. 返回引用。 q@ %9Y3  
  =,各种复合赋值等 _/RP3"#  
3. 返回固定类型。 F94Qb}  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) nTH!_S>b(Y  
4. 原样返回。 n||!/u)*  
  operator, 1+NmiGKg  
5. 返回解引用的类型。 A]%hM_5s  
  operator*(单目) _^Lg}@t  
6. 返回地址。 *h Bo,   
  operator&(单目) S$%Y{  
7. 下表访问返回类型。 1`@rAA>h'  
  operator[] MnT+p[.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >a5avSn  
  operator<<和operator>> 2apQ4)6#[H  
<#5`%sa '  
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。 K}YOs.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: '<KzWxuC  
<B =!ZC=n  
template < typename Left > Q =cbHDB  
struct value_return aFrVP  
  { &`A2&mZ  
template < typename T > >6cENe_@t  
  struct result_1 lITZ|u  
  { K#],4OG  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; +gsk}>"  
} ; > [|SF%  
?FRQ!R  
template < typename T1, typename T2 > vy+9Q5@W  
  struct result_2 )gq(  
  { j[o5fr)L  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; )B' U_*  
} ; @5-+>\Hd^t  
} ; |~3$L\X  
: j m|)  
Bt^];DjH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait )iG+pP@.@  
&Jw4^ob  
下面我们来剥离functor中的operator() P!)k4n  
首先operator里面的代码全是下面的形式: PX1Scvi  
jn;b{*Lf  
return l(t) op r(t) L5*,l`lET  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @tLoU%  
return op l(t) ,-XJ@@2gM  
return op l(t1, t2) ]Zf@NY  
return l(t) op .iL_3:6f  
return l(t1, t2) op m'%Z53&  
return l(t)[r(t)] K!9rH>`\  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {@u}-6:wAT  
/fM6%V=Y  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: s=nE'/q1|  
单目: return f(l(t), r(t)); zA/W+j$:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rHtT>UE=  
双目: return f(l(t)); =c8U:\0  
return f(l(t1, t2)); "Rp]2'?  
下面就是f的实现,以operator/为例 OQA3~\Vu  
/m;w~ -N  
struct meta_divide 0OMyE9jJJ  
  { u0J+Nj9  
template < typename T1, typename T2 > `<>8tZS9"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CW=-@W7  
  {  1Nk}W!v  
  return t1 / t2; GSW{h[Op  
} ma }Y\(38  
} ; #1zWzt|DW  
':!;6v|L  
这个工作可以让宏来做: #V8='qD  
<v('HLA  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ' U)~|(\i  
template < typename T1, typename T2 > \ M{7EFTy!y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; m[{*an\  
以后可以直接用 *k'9 %'<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^D B0C  
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 N_VAdNJ^:  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) U &Ay3/  
;8g#"p*&  
5Kv=;o=U  
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 !T0IMI  
?V[yw=sl04  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [-$&pB>w8'  
class unary_op : public Rettype jVRd[  
  { U)p2PTfB  
    Left l; -r-`T s  
public : .(S,dG0P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;gm){ g  
/,0t,"&Aqa  
template < typename T > nfDPM\FFD  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I/WnF"yP  
      { jgbw'BBu  
      return FuncType::execute(l(t));  b9y E  
    } VY _(0  
iMp)g%Ng  
    template < typename T1, typename T2 > (I[o;0w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &7DE$ S  
      { ,(`@ZFp$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *=/XlSWF  
    } ?$n<vF>  
} ; )cqhbR  
~hvhT}lE  
yl'~H;su  
同样还可以申明一个binary_op !)9zH  
RPiCXpJv&  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > e#'`I^8l  
class binary_op : public Rettype s*l_O* $'  
  { 2tr2:PB`  
    Left l; *q0N$}k  
Right r; `P z !H  
public : D9LwYftZ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;C"J5RA  
Dea;9O  
template < typename T > f8&=D4)-w  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Pdn.c1[-a  
      { g{J3Ba  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u%h<5WNh<  
    } d;;=s=j  
r\Nn WS J  
    template < typename T1, typename T2 > kv5Qxj}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tRv#%>fj  
      { gR(c;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U50X`J  
    } gEe}xI  
} ; 1_p'0lFe  
8EE7mEmLH  
~*[}O)7#  
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 ~T-.k 7t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -Qgfo|po  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) n)=&=Uj`f  
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。 e!-'O0-Kw  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! JIQzP?+?  
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。。。 GS,pl9#V_  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 82=][9d #  
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) foFn`?LF  
下面是修改过的unary_op zV &3l9?U  
.U3p~M+  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =['ijD4TW  
class unary_op p&\uF#I;  
  { LH_2oJ\  
Left l; ;PHnv5 x@f  
  >r*Zm2($MR  
public : %x *f{(8h  
Lf-8G5G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} .Sn1YAhE  
xn@jL;+<-  
template < typename T > Gt%kok  
  struct result_1 S3<v?tqLr  
  { _SaK]7}m!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; f/B--jq  
} ; h>/ViB@"W|  
!+6l.`2WI  
template < typename T1, typename T2 > oN$ZZk R  
  struct result_2 yR!>80$j  
  { 'SieZIm)  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s`B'vyoaa  
} ; p\WUk@4  
$!f$R`R^Q\  
template < typename T1, typename T2 > a#IJ<^[8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Esjv^* v9-  
  { Y'5ck(  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); fUXp)0O  
} Ae#6=]V+^  
3KKe4{oG  
template < typename T > JK(&E{80  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "Pc,+>vh  
  { O2G+ '  
  return OpClass::execute(lt(t)); k +Oq$Pi  
} 6!nb)auVi  
`9+EhP$RS  
} ; *K(xES! b  
_D9=-^  
B<LavX>F  
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 ["}A#cO652  
好啦,现在才真正完美了。 K*9b `%  
现在在picker里面就可以这么添加了: rieQ&Jt"  
mTfMuPPs[  
template < typename Right > mSfhl(<L  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const XV>6;!=E  
  { q,DX{:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dx}/#jMa  
} )US/bC!M$  
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。 Xoy1Gi?  
_kHpM:;.  
=]a@)6y  
p|d9 g ^  
bJm0  
十. bind hD1AK+y  
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。 j6vZ{Fx;w  
先来分析一下一段例子 shT[|@"C  
*fSM'q;  
0JNOFX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a*j <TR  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 !&O/7ywe  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 p*,P%tX  
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。 `M ygDG+u  
我们来写个简单的。 ib \[ ~rg  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: nq f<NH3i  
对于函数对象类的版本: 49oW 'j  
]7kGHIJ|  
template < typename Func > l;*lPRoW,  
struct functor_trait nn L$m_K~  
  { AvE^ F1  
typedef typename Func::result_type result_type; jF{gDK  
} ; xm|4\H&Bg  
对于无参数函数的版本: XDk o{jEJ  
]HV~xD7\  
template < typename Ret > u)`|q_y+8  
struct functor_trait < Ret ( * )() > D?}m h1#  
  { BG:`Fq"T  
typedef Ret result_type; +?Jk@lE<  
} ; _MbVF>JOx  
对于单参数函数的版本: hlFU"u_  
3B".Gsm)X  
template < typename Ret, typename V1 > p@8krOo`  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a^c ,=X3  
  { _8li4;F  
typedef Ret result_type; C.eV|rc@T  
} ; W(a'^ #xe  
对于双参数函数的版本: {0vbC/?]  
d=(Yl r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > :+ 9Ft>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > J )8pqa   
  { Ot$cmBhw!  
typedef Ret result_type; tw4am.o1]  
} ; >9tkx/J  
等等。。。 |<3Q+EB^  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy B#GZmv1  
 TXD^Do5^  
template < typename Func > [> &+*c  
struct func_return ! jX+ox  
  { '5xuT _  
template < typename T > /ik)4]>  
  struct result_1 p=-B~:  
  { %<=vbL9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; p#;dLM/EA  
} ; O5TK&j  
*M5$ h*;v  
template < typename T1, typename T2 > 0$"Q&5Y  
  struct result_2 =>:% n  
  { D2TXOPH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o >Rw}R  
} ;  zfjDb  
} ; qN1e{T8u  
9Nag%o{*S>  
f`u5\!}=!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @}&,W N%  
igRDt{}  
template < typename Func, typename aPicker > )-Mn"1ia  
class binder_1 e<L 9k}c  
  { 7dufY }}  
Func fn; VRd:2uDS  
aPicker pk; =0s`4Y"+  
public : ;Z!~A"~$>  
s=q%:uCO  
template < typename T > Lt;.Nw  
  struct result_1 1%SJ1oY  
  { K4?t' dd]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iJCY /*C}  
} ; 9LqMQv"xW  
kH>vD = q>  
template < typename T1, typename T2 > P;L)1 g  
  struct result_2 -~( 0O  
  { %67G]?EXB  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; F,L82N6\U  
} ; k Z+q  
@wYQLZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _ bXVg3oDt  
+?"HTDBE||  
template < typename T > (opROsFh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f7_\).T  
  { ny!lj a5[  
  return fn(pk(t)); IL+#ynC  
} w2uRN?  
template < typename T1, typename T2 > 9D{u,Q V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dT0^-XSY  
  { u=d`j  
  return fn(pk(t1, t2)); $n=W2WJ6f  
} hb /8Q  
} ; 2cs?("8e%  
4cXAT9  
]97Xu_  
一目了然不是么? q5:0&:m$4$  
最后实现bind <_BqpZ^`  
K:>NGGY8r  
8FO1`%8Oe  
template < typename Func, typename aPicker > jsk:fh0~M  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) " jl1.Ah  
  { tIi!* u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ".~Mm F  
} 1zb$5{,|  
'+)6#/*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 [5]R?bQ0q{  
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。 i;[h 9=\/  
cOzg/~\1  
十一. phoenix +l2e[P+qA  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x><zGXvvp|  
 4 "pS  
for_each(v.begin(), v.end(), Bl kSWW/  
( #t"9TP  
do_ KcIc'G 9  
[ $x;tSJ)m~  
  cout << _1 <<   " , " t!6\7Vm/  
] ,3wI~ j=  
.while_( -- _1), q1N4X7<_  
cout << var( " \n " ) H/cs_i  
) ?~F]@2)5w  
); jG+T.  
X?KGb{  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Z 7`5x  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor I?f"<5[0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Eem 2qKj  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NJ >I%u*  
UqD5 A~w  
'9^E8+=|  
template < typename Cond, typename Actor > Hm.X}HO0L  
class do_while zSEr4^Dk4  
  { bZxv/\  
Cond cd; /DLr(  
Actor act; L=d$"Q  
public : @; W<dJ<X  
template < typename T > 0w^jls  
  struct result_1 6o$Z0mG  
  { \V._Z>]  
  typedef int result_type; $`E4m8fX  
} ;  UP\8w#~  
j1'\R+4U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |c<XSX?ir  
cL6 6gOEL  
template < typename T > jeY4yM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [fd~nD#.  
  { *hV4[=  
  do )8:n}w  
    { $B<~0'6}  
  act(t); 7}gA0fP9  
  } #g,H("Qy({  
  while (cd(t)); $Xf~# uH  
  return   0 ; SO7(K5H,  
} Z&TD+fT<  
} ; AlUJ1^o)  
H1Q''$}Z.  
6KVV z/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). QDP-E[  
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。 XnD0eua#  
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。 : g&>D#{  
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。 C:Vv!u  
下面就是产生这个functor的类: tAaYL \~  
9_eS`,'  
D4d]3|/T  
template < typename Actor > DQcWq'yY^  
class do_while_actor -H4PRCDH  
  { .a {QA  
Actor act; "=FIFf  
public : eVTO#R*'|  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T{ok +$w2  
]Uu aN8  
template < typename Cond > }lH;[+u3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZH% we  
} ; $kv@tzO  
_<XgC\4O|  
li@k Lh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Ac J>$L)  
最后,是那个do_ QJQJR/g  
l4zw]AYk+X  
@$Yb#$/  
class do_while_invoker ~bWhth2*  
  { gUspGsfr  
public : ;>5,  
template < typename Actor > O6/xPeak  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const vpi l$Uq  
  { ZH!;z-R  
  return do_while_actor < Actor > (act); &h\7^=s.  
} 2av*o~|J*:  
} do_; {b[tA, >  
FQ1arUOFW,  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? +eC3?B8rN  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 $ND90my  
最后来说说怎么处理break和continue (NPxab8e*  
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。 9]Lo  
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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