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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wx:_F;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 l65'EO|  
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, ]4hXK!^Uu  
,[~Ydth  
to,=Q8 )0  
gR1X@j$_  
  class filler g]jtVQH']  
  { kqHh@]Z0'  
public : nw\p3  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PqvwM2}4  
} ; >} aykz*g  
W*8D@a0 _  
>) 5rOU  
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<MT  
4N#0w]_,>Y  
z*x6V0'yt  
a>s v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); HqN|CwGgJ:  
ydlH6>  
c*\^6 1T  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yv'mV=BMJ!  
k&^Megcb  
$ar:5kif  
8t6h^uQ  
二. 战前分析 6"%[s@C  
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。 e {c.4'q  
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 #|$7. e  
9|'bPOKe  
VgoQz]z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); g"zk14'  
  /* --------------------------------------------- */ WqTW@-}ID  
vector < int *> vp( 10 ); Q~*A`h#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {uckYx-A  
/* --------------------------------------------- */ # &M  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HWe.|fH:  
/* --------------------------------------------- */ 3V,X=  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s  fti[  
  /* --------------------------------------------- */ c#G(7.0MU  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _X@:- _  
/* --------------------------------------------- */ MjG .Ili$m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `knw1,qL"  
9|#h )*  
f \4Qp  
wmoOp;C  
看了之后,我们可以思考一些问题: e HOm^.gd  
1._1, _2是什么? #XmN&83_  
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。 u1<xt1K  
2._1 = 1是在做什么? $_)f|\s  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 <[pU rJfTr  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 d$Mj5wN:q  
:0srFg?X  
e3[QM  
三. 动工 Ufo- AeQo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: V=S`%1dLN  
BkO"{  
j^64:3  
v4Nb/Y  
template < typename T > U&B~GJT+  
class assignment TyK; q{  
  { 6J=~*&  
T value; fA+M/}=  
public : j*6!7u.,K  
assignment( const T & v) : value(v) {} R 6M@pO  
template < typename T2 > ViVYyA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } gi"v$ {R  
} ; B8IfE`  
~ 4&_$e!  
|d:URuG~:I  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +rql7D0st  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment mCq*@1Lp9  
bH,Jddc  
c9ghR0WM  
xw?G?(WO  
  class holder t zV"|s=o  
  { |E?%Cj^W  
public : neZ_TT/3K  
template < typename T > ,2?C^gxt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }  g  
  { #}jf TM  
  return assignment < T > (t); pXQ&2s$  
} ^Jkj/n'  
} ; {'vvE3iZ  
xt`znNN  
|kVxrq  
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: GZ4{<QG  
Riw>cVi~  
  static holder _1; TZHqn6  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MD1,KH+O  
Fx.uPY.a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gjs-j{*  
而不用手动写一个函数对象。 n*;mFV0s  
pkM32v-  
!BQ!] u  
95(VY)_6#A  
四. 问题分析 j}ruXg  
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。 vhUuf+P*  
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。 (d!vm\-PH  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >|rL0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Bq2}nDP  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LLU>c]a  
$iF7hyZ  
五. 问题1:一致性 9r)5d&,6  
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?| rAQ^:q  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $~9U-B\  
( NiuAy  
struct holder U O[p   
  { m<076O4|`  
  // [Zua7&(5  
  template < typename T > D@W m-  
T &   operator ()( const T & r) const RGxOb  
  { +B&FZ4'  
  return (T & )r; ?Ts Z_  
} S63L>p|ml  
} ; 9GQTe1[t4  
82w< q(  
这样的话assignment也必须相应改动: k5PzY!N  
XBeHyQp  
template < typename Left, typename Right > mV'd9(s?  
class assignment km3-Hp1  
  { xbmOch}j6  
Left l; VSSiuo'5w  
Right r; ;j52a8uE'}  
public : =|G PSRQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5N[Y2  
template < typename T2 > }k ,Si9O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *'`-plS7  
} ; ho:,~ A;k  
a<HM|dcst  
同时,holder的operator=也需要改动: 0 Q1}u@G  
#p[=iP  
template < typename T > >MhkNy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \KPz  
  {  T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); , n EeI&  
} \[8I5w-  
"fmJ;W;#1  
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。 D1Fc7! TV  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 J}.p6E~j  
#:{u1sq;  
return l(rhs) = r; {<|0M%v  
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。 ?pVODnP k  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: -'I)2/%g  
!AMPA*  
template < typename Tp > J5l:_hZUV  
class constant_t jwE<}y I  
  { *vj5J"Y(;t  
  const Tp t; '~a!~F~>  
public : ; aMMI p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2Nj0 Hqjq  
template < typename T > `bxgg'V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const *.K}`89T  
  { ~E`l4'g?  
  return t; UkGUxQ,GU  
} _]Hn:O"o  
} ; a-kU?&* y  
M$?~C~b!*  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 2h/` RefHJ  
下面就可以修改holder的operator=了 &XZ>}^lD^  
QP qa\87  
template < typename T > XFX:) l#o  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1o$<pZZ  
  { 1Ju{IEV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); I)sCWC:Mq~  
} )@sz\yI%U  
+V0uH pm  
同时也要修改assignment的operator() +-{H T+W  
K3@UoR  
template < typename T2 > t[DXG2&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } g;*~ xo  
现在代码看起来就很一致了。 vUCU%>F  
3XA^{&}  
六. 问题2:链式操作 TQ>1u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =izB :  
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。 j0OxR.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。 {X<tUco  
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。 Karyipn}  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .+8w\>w6g  
Cx@,J\rsQ  
template < typename T > 'DKP-R"  
struct result_1 Ig=4Z*au!g  
  { L>PpXTWwy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gfp#G,/B  
} ; `5gcc7b  
x JepDCUJ>  
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: T{ojla(  
]6(NeS+  
template < typename T > b0 5h,  
struct   ref {0[qERj"z  
  { .E@yB`AR  
typedef T & reference; AMkjoy3+]  
} ; @F=4B0=  
template < typename T > W"~G]a+  
struct   ref < T &> rK`*v*  
  { Ddu$49{S:  
typedef T & reference; kgA')]  
} ; gsZCWT  
2B*9]AHny  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =*I>MgCJ  
dvUJk<;w  
template < typename T > [jY_e`S  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Iw48+krm>  
  { {Ynr(J.  
  return l(t) = r(t); N7[i443a  
} J\Se wg9  
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。 |}#Rn`*2y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 3ldOOQW%  
f^',J@9@  
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 q3 9 RD  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `s.y!(`q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O!;!amvz  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6r^(VT  
最后的布局是: =b6Q2s,i  
                Add  ;BpuNB  
              /   \ ;Cv x48  
            Divide   5 zfv l<"Rv  
            /   \ uWgY+T  
          _1     3 2vK{Yw   
似乎一切都解决了?不。 i)eub`uMy  
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。 }7UE  
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。 "y62Wo6m)  
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: ] $Z aS\m  
P=V~/,>SZ!  
template < typename Right > )<!y_;$A  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qQ^]z8g6P  
Right & rt) const <b{ApsRJf  
  { 5B"j\TwQ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  O'_D*?  
} #N7@p }P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "tm2YUG},s  
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。 W4X=.vr  
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。 ``0knr <  
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。 (L q^C=  
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。 # Z8<H  
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? @y)fR.!)1$  
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: F2lTDuk>C  
:Oy9`vv  
template < class Action > v vOG]2z  
class picker : public Action & [4Gv61  
  { _g 3hXsA  
public : 0f1*#8-6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !m:SRNPg  
  // all the operator overloaded BQ &|=a6  
} ; \V}?K0#bt  
#dU-*wmJ  
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。 -2bu`oD `  
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: _0ep[r  
YJF!_kg.  
template < typename Right > `WX @1]m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const TLw.rEN!;  
  { 5%uLs}{\q  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @G^ l`%  
} Nx,.4CI  
w {6kU   
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > vz/.*u  
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。 #2/k^N4r  
epR7p^`7  
template < typename T >   struct picker_maker v2/@Pu!kg  
  { sBB>O@4  
typedef picker < constant_t < T >   > result; FG'F]f c%  
} ; r +d%*Dx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .kyp5CD}4  
  { vm 1vX;  
typedef picker < T > result; "0pu_  
} ; 6|~N5E~SX  
SfEgmp-m  
下面总的结构就有了: w%KU@$  
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。 wtIXZU x  
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。 0%#ZupN  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~#pQWa5  
至此链式操作完美实现。 p^<*v8,~7  
2E;UHR  
=c[9:&5Q  
七. 问题3 `ZC_F! E  
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。 {f<2VeJ  
/X9Kg  
template < typename T1, typename T2 > Me_.X_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y)CnH4{  
  { Hj2E-RwG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0 z.oPV@  
} 3E) X(WJY  
criOJ-  
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: luY#l!mx3  
<y7nGXzLK  
template < typename T1, typename T2 > j.= VZ  
struct result_2 \u9l4  
  { ER;?[!  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o]u,<bM$  
} ; tHgu#k0  
$~W =)f9  
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? W+k SL{0  
这个差事就留给了holder自己。 6F !B;D-Q  
    : M=0o<  
nc4KeEl  
template < int Order > U9[QdC  
class holder; Na=.LW-ma=  
template <> iGlg@  
class holder < 1 > R6v~Sy&n!  
  { 1P;J%.{  
public : KP,#x$Bg  
template < typename T > ~ HN  
  struct result_1 pMndyuoJl  
  { KxhMPvN'  
  typedef T & result; # 3UrGom  
} ; 3k3-Ts  
template < typename T1, typename T2 > d< j+a1&  
  struct result_2 }Vjg>"  
  { =r:(ga  
  typedef T1 & result; v P;  
} ; {wA(%e3_  
template < typename T > EX@wenR  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @ LPs.e  
  { ~XU%_Hz  
  return (T & )r; J[ ;g \  
} 5e1;m6  
template < typename T1, typename T2 > $S(<7[Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (q o ?e2K  
  { ,yf2kU  
  return (T1 & )r1; !p #m?|Km  
} g6aIS^mU  
} ; wo>7^ZA  
N(c`h  
template <> @@uKOFA?  
class holder < 2 > -j& A;G  
  { .=G ?Zd  
public : "}*5'e.*  
template < typename T > _?~EWT   
  struct result_1 F)K&a  
  { ` ES-LLhVf  
  typedef T & result; y Ny,$1  
} ; H. o=4[  
template < typename T1, typename T2 > BLaF++Fop  
  struct result_2 8=TM _  
  { ERTjY%A  
  typedef T2 & result; }B1f_T  
} ; D`c&Q4$:  
template < typename T > o{]2W `0r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const aoqG*qh}b  
  { [Z]%jABR  
  return (T & )r; -<0xS.^  
} z\7-v<ZS  
template < typename T1, typename T2 > fbg:rH\_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Dm{9;Abs%  
  { p ; ]Qxh  
  return (T2 & )r2; >uLWfk+y1  
} pf% yEz  
} ; /qaWUUf  
a=_:`S]}  
CWdpF>En  
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> >。 >p*7)  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5FMe&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :;Xh`br  
\JLea$TM:  
return l(i, j) = r(i, j); )gVz?-u+D  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) GAP,$xAaW  
Yj"{aFK#u@  
  return ( int & )i; *q-VY[2  
  return ( int & )j; (l+0*o,(  
最后执行i = j; dD351!-  
可见,参数被正确的选择了。 0<FT=tKm  
EQ [K  
L/ g8@G ;  
zFi)R }Ot  
W\EvMV"  
八. 中期总结 4|/}~9/  
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: 8hV>Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 xp*Wf#BF  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 A1Es>NK[qW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor XOL_vS24  
Suo%uD  
PiIP%$72O  
##6u  
Ak kth*p  
tP1znJh>y  
九. 简化 }IRD!  
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。 .QW@rV:T  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Z~AgZM R  
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: laRn![[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #EA` |  
  +-*/&|^等 a9_KoOa.H  
2. 返回引用。 1lYQR`Uh  
  =,各种复合赋值等 L[voouaqm  
3. 返回固定类型。 \MDhm,H<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bx%Ky0Z  
4. 原样返回。 oH(a*i  
  operator, zDf96eK  
5. 返回解引用的类型。 zI= 9  
  operator*(单目) Z&|Dp*Z  
6. 返回地址。 eGW h]%  
  operator&(单目) 3Yf~5csY  
7. 下表访问返回类型。 7q&T2?GEN  
  operator[] )i"52!  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G:!3X)b  
  operator<<和operator>> uquY z_2  
.6c Bx  
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。 OIs!,G|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {)I&&fSz  
o'_eLp  
template < typename Left > ,(B/R8ZF~  
struct value_return emHaZhh  
  {  p ~pl|  
template < typename T > "^)$MAZ  
  struct result_1 q{}U5(,{0  
  { ?aQVaw&L!7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 4N)45@jk[  
} ; F?Fxm*Wa/  
UNA!vzOb  
template < typename T1, typename T2 >  _ 'K6S  
  struct result_2 z s\N)LyM  
  { FwV5{-(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; I@kMM12>c  
} ; 8iPA^b|sz{  
} ;  z $iI  
bo#?,80L}`  
TU1W!=Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 734H{,~  
~H4Tr[8a  
下面我们来剥离functor中的operator() p#N2K{E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ~ Ofn&[G  
nTE\EZ+=2  
return l(t) op r(t) \;Sl5*kr  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) w&Z.rB?  
return op l(t) fskc'%x  
return op l(t1, t2) nj#kzD[n>  
return l(t) op )&[ol9+\  
return l(t1, t2) op r.' cjUs  
return l(t)[r(t)] o,qUf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] K8uqLSP '  
LYuMR,7E  
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: _6`H `zept  
单目: return f(l(t), r(t)); +.a->SZ5"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :n OCs  
双目: return f(l(t)); g6h=Q3@  
return f(l(t1, t2)); ;y;UgwAM  
下面就是f的实现,以operator/为例 M1eM^m8U  
:Vrj[i-{  
struct meta_divide L4<=,}KS  
  { (Bss%\  
template < typename T1, typename T2 > +;a\ gF^  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c^~R %Bx  
  { km,@yU  
  return t1 / t2; l M a||  
} L,3%}_  
} ; ,Qt2?  
2 U3WH.o  
这个工作可以让宏来做: IIAm"=*  
-yMD9b  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ?^U1~5ff)  
template < typename T1, typename T2 > \ 0BN=>]V~j7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Bam 4%G5  
以后可以直接用 k^%F4d3z@C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eK/rs r  
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 'kekJ.wJ;  
(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。。。) 8*sP  
~V/?/J$  
h@{CMe  
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 V0*9Tnc  
V7?Pv Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Vah.tOU  
class unary_op : public Rettype Zzv,p  
  { N#^o,/  
    Left l; K>Tv M&  
public : w_#5Na}>d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `o%Ua0x2  
6z5?9I4[  
template < typename T > > M4QEv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e9eBD   
      { ;h4w<OqcM  
      return FuncType::execute(l(t)); Y~ Nt9L  
    } @|}=W Q  
Ns-3\~QSi  
    template < typename T1, typename T2 > F"a31`L>H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mk +BeK  
      { '.zr:l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !%'c$U2  
    } 2w:cdAv$  
} ; _'P!>C!  
7.B]B,]  
}#E~XlX^  
同样还可以申明一个binary_op %loe8yt  
okD7!)cr=  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !qJ|`o Y  
class binary_op : public Rettype h|.*V$3  
  { =mh)b]].4\  
    Left l; k5)e7Lb(  
Right r; xcN >L  
public : ] dHV^!  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Mh5 =]O+  
xJ)vfo  
template < typename T > z.*=3   
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Zc*gRC  
      { ^4tz*i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); } "AGX  
    } E" b" VB  
E#,n.U>#)  
    template < typename T1, typename T2 > H_7X%TvXb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pAd SOR2  
      { %I;iP|/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /-1 F9  
    } \Zo xJ&  
} ; }'Yk#Q  
N,u~ZEI  
}@jT-t]P  
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 z_en .  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J/^|Y6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b{lkl?@a  
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。 /yL:_6c-  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -W XZOdUjs  
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。。。 ] 73BJ  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 VTxLBFK;  
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) qGKQrb,K  
下面是修改过的unary_op  JS!  
I)F3sS45}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > #zc{N"!  
class unary_op %-~T;_.  
  { ){XG%nC  
Left l; JheF}/Bx  
  "K-2y ^Dl  
public : V7i1BR8G  
|.[4$C  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #[ hJm'G  
a |+q:g0M  
template < typename T > kDr0D$iE  
  struct result_1 b7? 2Pu  
  { [lX3":)  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `)s>},8W!  
} ; EcW$'>^  
XxEKv=_bc  
template < typename T1, typename T2 > $@:z4S(  
  struct result_2 7nL3+Pq  
  { X?Mc"M  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bol#[_~  
} ; ]o\y(!  
YPqp#X*  
template < typename T1, typename T2 > rocG;$[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :$>TeCm  
  { Rw\S-z/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M/mUY  
} :]oRx  
@q]{s+#Xf  
template < typename T > T'nQj<dBt:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const naoH685R4  
  { y!?l;xMS  
  return OpClass::execute(lt(t)); DEkFmmw   
} pn6!QpV5  
V_"K  
} ; ?H_'L4Wv  
A 9HJWKO  
 R)?zL;,x  
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 ^UAL5}CQt  
好啦,现在才真正完美了。 RxVf:h'l  
现在在picker里面就可以这么添加了: D#n^U `\if  
l ,T*b  
template < typename Right > YaDr.?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const $!_]mz6*  
  { \#; -C<[b  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (S[" ak  
} jTJ]: EN  
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。 Z;#Ei.7p|  
-6KGQc}U  
:LwNOuavN  
h[0,/`qb{  
:5`BhFAd  
十. bind ?E?dg#yk  
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。 $Z;?d@6yI  
先来分析一下一段例子 -Vi"hSsUP  
@i[z4)"S  
 `9  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &k+'TcWm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ,Si23S\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $MEKt}S  
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。 t3)nG8> )  
我们来写个简单的。 j&. MT@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FaNH+LPe  
对于函数对象类的版本: )TBG-<wt  
\e/'d~F  
template < typename Func > XHu2G t_  
struct functor_trait t$z FsFTQ  
  { D$RQD{*  
typedef typename Func::result_type result_type; 9 1r"-%(r  
} ; ^p0BeSRiy;  
对于无参数函数的版本: #Pz},!7  
iraO/KhD*3  
template < typename Ret > bS+by'Ea1W  
struct functor_trait < Ret ( * )() > @i9T),@  
  { 5]&vs!wH  
typedef Ret result_type; .1.Bf26}d  
} ; VR/>V7*7@  
对于单参数函数的版本: J['paHSF  
&\$l%icuo  
template < typename Ret, typename V1 > &r6VF/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~(xIG  
  { c D+IMlT  
typedef Ret result_type; Mlp[xk|  
} ; '[fo  
对于双参数函数的版本: VR>;{>~  
fL8+J]6A6  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p*rBT,'  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pNo<:p  
  { 05\A7.iy  
typedef Ret result_type; vmW4 3K;  
} ; h,q%MZ==^s  
等等。。。 <aR8fU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ;K:)R_H  
aZYa<28?L%  
template < typename Func > dE*n!@  
struct func_return =>Vo|LBoe  
  { )POuH*j  
template < typename T > r[zxb0YA  
  struct result_1 &WIiw$@  
  { GQTMQXn(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J(0.eD91v  
} ; h$p]#]uMb  
xV'\2n=1T  
template < typename T1, typename T2 > )z9)oM\  
  struct result_2 9}FWO&LiB  
  { 3y%B&W,sm  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; c,1Yxg]|  
} ; ?Ovl(4VG  
} ; cbl2D5s+i]  
'w`:p{E  
M* (]hu0!  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Bl-nS{9"  
}"<|.[V)  
template < typename Func, typename aPicker > <LDVO'I0 !  
class binder_1 gRuNC=sR  
  { A e&t#,)  
Func fn; edqekjh  
aPicker pk; 8 kw`=wSH>  
public : [Z484dS`_  
s#ijpc>h  
template < typename T > Z;bzp3v  
  struct result_1 =N`"%T@=  
  { c~(+#a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; N %-Cp)  
} ; r>S?,qr  
rLNo7i  
template < typename T1, typename T2 > g*b`V{/Vw  
  struct result_2 ?yF)tF+<  
  { k+2~=#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mvI[=e*  
} ; &AmTXW  
oBr/CW  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} vBUx )l  
RF 4u\ \  
template < typename T > (bi}?V*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M-u:8dPu  
  { b w!;ZRK  
  return fn(pk(t)); SIjdwr!+ZZ  
} 5C/W_H+9iK  
template < typename T1, typename T2 > Lc6Wj'G G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {[PoLOCI  
  { 8/*q#j  
  return fn(pk(t1, t2)); Y25S:XHk9  
} h8oG5|Y  
} ; $ +;`[b   
@CU3V+  
_niXl&C  
一目了然不是么? OWFLw  
最后实现bind pq7G[  
A^2VH$j]+  
"W;Gv I  
template < typename Func, typename aPicker > C)`k{(-{  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) n4+l, ~  
  { /c~z(wv  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ]'=]=o~4  
} u~\u8X3  
S1&mY'c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dJM)~Ay-  
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。 wp`a:QZ8N  
 2&O!<C j  
十一. phoenix &a%|L=FY  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: xSZgQF~  
^ElUU?rX  
for_each(v.begin(), v.end(), LY[XPV]t  
( 4df)?/  
do_ pw*<tXH!  
[ V} Y %9V  
  cout << _1 <<   " , " 7y:%^sl  
] u?Jw)`  
.while_( -- _1), n1 `D:XrE  
cout << var( " \n " ) W~E%Eq3  
) QWv+J a  
); i ~fkjn  
Z9mY*}:U~  
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: ~isrE;N1|  
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 k/YEUC5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 q?g4**C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :l8n)O3  
D ::),,  
R>U0W{1NO  
template < typename Cond, typename Actor > W/9dT^1y4'  
class do_while NS @j`6/U  
  { -;cZW.<  
Cond cd; C1^=se  
Actor act; "5u*C#T2$  
public : BpZE  
template < typename T > uyMxBc%6  
  struct result_1 qc\]~]H]r  
  { "  m<]B  
  typedef int result_type; LO<R<zz  
} ; @6 uB78U4O  
k'{'6JR  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xtYX}u  
fEE[h uG  
template < typename T > m8;; O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :}}5TJwG  
  { `P<}MeJ\l  
  do sL|*0,#K  
    { 7N,E%$QL  
  act(t); B)g7MG  
  } js)M c*]&  
  while (cd(t)); /) Bk r/  
  return   0 ; DZ -5A  
} HtB>#`'  
} ; 0]=|3-n  
J3gJSRT@P  
K>X#,lE-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Ac}+U q  
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。 13wO6tS k  
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。 [ZU6z?Pf  
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。 ]3]I`e{  
下面就是产生这个functor的类: =mxG[zDtQ  
 u)PB@  
#4iSQ$0  
template < typename Actor > ^JZ]?iny  
class do_while_actor e/JbRbZX  
  { 5xe} ljo  
Actor act; &?flH;  
public : L,c@Z@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r18eu B%  
reJw&t}Q  
template < typename Cond > Z8*E-y0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Aon 3G  
} ; ste0:.*qb  
Jt5\  
<VI.A" Qk~  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 p A7&  
最后,是那个do_ ZN#mu]jC?  
cO%-Av~P  
IHHL. gT  
class do_while_invoker ?aOx b  
  { >Lj0B%^EvM  
public : =i[_C>U  
template < typename Actor > X c~yr\%]  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2#LTd{  
  { Y!s94#OaZ  
  return do_while_actor < Actor > (act); jWk1FQte  
} =vJ:R[Ilw  
} do_; <]<P<  
^k6 A,Ak  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? nR'!Ui  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 f Ne9as  
最后来说说怎么处理break和continue .anXsjD%W  
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。 zLEl/yPE  
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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