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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |\/\FK]?]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YDj5+'y  
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, >EZZEd   
- ZyY95E<  
ek]nLN  
E@n~ @|10  
  class filler lI+^}-<  
  { 8n-Xt7z  
public : >d *`K  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8S8UV(K0  
} ; TbN{ex*  
K]G(u"'  
ezCJq`b  
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: \=]`X2Ld  
x5V))~Ou  
6,MQT,F  
Yyr9Kj:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); -A=3W3:C  
DdU w~n,  
:Fu7T1  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 c b&Yf1  
/&_q"y9  
BG= J8  
{@3v$W~7M  
二. 战前分析 E^br-{|{  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ';My"/ Z-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 L F} d  
TA2ETvz^  
! K_<hNG&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E_DQ.!U!o  
  /* --------------------------------------------- */ odC"#Rb  
vector < int *> vp( 10 ); Xo] 2iQy  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); yU4mS;GX  
/* --------------------------------------------- */ }.Z `   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /BD'{tZ]Sl  
/* --------------------------------------------- */ gIusp917  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 0@{0#W3R  
  /* --------------------------------------------- */ @rDBK] V  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k0#s{<I]E  
/* --------------------------------------------- */ h]+;"v6 /  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); LHXR7Fjc  
i/H;4#Bz  
H(P]Z~et  
Yf~Kzv1]*  
看了之后,我们可以思考一些问题: hITYBPqRO  
1._1, _2是什么? 1 ] cLbJ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .4tu{\YX  
2._1 = 1是在做什么? P:N> #G~z  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 0t}v@-abU  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 t[|t0y8  
<hiv8/)?  
_X mxBtk9f  
三. 动工 6M_:D  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _aF8Us  
FI.F6d)E$  
Us!ZQ#pP  
G &NK  
template < typename T > x<Gjr}  
class assignment N N1}P'6Ha  
  { nqo1+OR  
T value; UZrEFpi  
public : O(!; 7v}  
assignment( const T & v) : value(v) {} #+V4<o  
template < typename T2 > sgGA0af  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 6)ln,{  
} ; W=w]`'  
saQs<1  
Q"nw.FjUG  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0Xw>_#Y/xS  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1[u{y{9 q  
!<HMMf,-D  
SQn.`0HT  
[fV"tf;  
  class holder M j6,VD9L  
  { !4=_l6kg~+  
public : ^v'0\(H?P  
template < typename T > G.~ Q2O#T  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const {wj%WSQj/y  
  { L 6fbR-&Lt  
  return assignment < T > (t); /|i*'6*  
} qHdUnW  
} ; EPH" 5$8  
<!XunXh  
+6P[TqR  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Skg/iH"(  
D&2NO/ R  
  static holder _1; V| kN 1 A  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &]RE 5!  
")\V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); X' 5R4j  
而不用手动写一个函数对象。 IF5-@hag,  
C$~ly=@  
1Q!^*D  
:{iH(ae;  
四. 问题分析 !#W>x49}  
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。 +$nNYD  
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。 uax0%~O\  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ncOgSj7e  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *AW v  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 fW+ "Kuw  
^uN[rHZ*u  
五. 问题1:一致性 +h+ 7Q'k  
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?| tP*Kt'4W  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8>#ZU]cG  
G dNhEv  
struct holder OUF%DMl4  
  { gj @9(dk%  
  // cnQ2/ZZp~  
  template < typename T > 3~Fag1Hp  
T &   operator ()( const T & r) const Fj~suZ`  
  { %aMC[i  
  return (T & )r; =<p=?16 x  
} BO7HJF)a  
} ;  c1s&  
1.3dy]vG  
这样的话assignment也必须相应改动: 43B0ynagN  
/7Pqy2sgE  
template < typename Left, typename Right > xatq  
class assignment lGWz  
  { @0 P4pt;(  
Left l; 9t)Hi qj  
Right r; *8?2+ )5"  
public : g`S;xs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hx9t{Zi  
template < typename T2 > LOcZadr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } rZ3ji(4HS  
} ; 0 3v&k  
Kmaz"6A  
同时,holder的operator=也需要改动: l~o!(rpX  
?2~fvMWu  
template < typename T > 3 mAizq3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 0>td[f  
  { I AwS39B  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a`%`9GD  
} d/OP+yzgZ  
Z^%a 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。 saiXFM 7J  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3w"JzC@  
DMG'8\5C  
return l(rhs) = r; .Vnb+o  
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。 4 xbWDu]  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &T0]tzk*,  
6wWhM&Wd  
template < typename Tp > YlbX_h2S"  
class constant_t 9GCK3  
  { C 4C /  
  const Tp t; ^U5N!"6R  
public : 2{~`q  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $ MH;v_'a  
template < typename T > Y` ]P&y  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s)]T"87H'_  
  { Y=G`~2Pr=  
  return t; ]goJ- &  
} a<\n$E#q  
} ; D|)_c1g  
|rk.t g9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 06%-tAq:  
下面就可以修改holder的operator=了 }RadbJ{q=  
RVwS<g)~1  
template < typename T > EMO {u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 4sQm"XgE  
  { '=Zm[P,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b7\>=  
} fb`x1Q  
c:.5@eq^  
同时也要修改assignment的operator() uBt ]4d*  
pIC'nO_  
template < typename T2 > :23S%B~X  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } f|w;u!U(  
现在代码看起来就很一致了。 Ly8=SIZ   
)SJM:E  
六. 问题2:链式操作 3 5.&!4}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G-9i   
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。 PbZ%[F  
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。 2?q>yL!Gz  
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。 gdTW ~b  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]R)wBug  
ZwsQ}5  
template < typename T > {v]L|e%{  
struct result_1 a5t&{ajJ  
  { 8j70X <R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; o"BED! /  
} ; F<p`)?  
vLN KX;9  
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: r D <T  
H%Vf$1/TF  
template < typename T > duEXp]f!  
struct   ref J?m/u6  
  { U&])ow):  
typedef T & reference; !;&\n3-W  
} ; hGV_K"~I0  
template < typename T > +W[f>3`VQ  
struct   ref < T &> K1J |\!o  
  { 8,IF%Z+LI  
typedef T & reference; e16H @  
} ; t{iRCj  
tT)s,R%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $}tF66d  
F*J1w|)F0  
template < typename T > "*<vE7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "}xIt)n%;  
  { +u$JMp  
  return l(t) = r(t); lBFKfLp&  
} q>BJ:_I i  
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。 9:@Xz5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 {f`Y\_r$@  
]j:k!=Ss?  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 80lhhqRC  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ";7N$hWE  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P=,\wM6T|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Yz0fOX  
最后的布局是: !J;Bm,Xn6  
                Add :$u[1&6  
              /   \ 6 ~0kb_td  
            Divide   5 cKkH*0B5  
            /   \ ~L<"]V+B  
          _1     3 d'MZ%.#  
似乎一切都解决了?不。 <t(H+ykh  
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。 .^9khK J;  
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。 ),`jMd1`  
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: ,yNuz@^ P  
Nm&'&L%Ch  
template < typename Right > *cWHl@4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &PV%=/ -J  
Right & rt) const  N#9N ^#1  
  { a+lNXlh=  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;yN Y/  
} |%5Aku0`s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 .-HM{6J  
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。 azIhp{rH w  
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。 i@rUZYF  
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#v52  
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。 z{ eZsh b  
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? D>{`I'  
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: J#Y0R"fo  
$*X?]?  
template < class Action > J1O1! .  
class picker : public Action ($<&H>j0  
  { &1T)'Bn  
public : g`'!Vgd?M[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Brs6RkRf  
  // all the operator overloaded jq]5Y^e  
} ; 5SUO`4L  
x f{`uHa8  
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。 9O&gR46.  
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: R[\1Kk(Zo  
d.w]\  
template < typename Right > 6BA$v-VVU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?`xF>P]M  
  { [! ;sp~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  t{},Th  
} M} X `  
OHAU@*[lM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }X8P5c!\  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #J/RI[a  
bnkZWw'9  
template < typename T >   struct picker_maker )=gU~UV  
  { y7h^_D+Ce  
typedef picker < constant_t < T >   > result; CB>W# P%  
} ; |$IL:W6  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > f@!9~s  
  { $}b)EMMM  
typedef picker < T > result; |(W04Wp"@  
} ; egA* x*8  
qZ>_{b0f  
下面总的结构就有了: -!7Z  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 HTiLA%%6  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {9|*au(K  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 d`V.i6u  
至此链式操作完美实现。 MXl_{8  
Q{S{|.w-  
zx8@4?bK  
七. 问题3 9C?SEbC  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 b 4^O=  
?;UR9f|!  
template < typename T1, typename T2 > Q hRz57'  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gzhIOeY  
  { & .1-6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); S)ipkuj X  
} CzreX3i  
ehB '@_y  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: .'66]QW  
I__b$  
template < typename T1, typename T2 > TT(R<hL  
struct result_2 40 u tmC  
  { R73@!5N%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a(yWIgD\\  
} ; *iru>F8r:  
Lbrn8,G\  
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? (FGy"o%TP'  
这个差事就留给了holder自己。 onmkg}&_  
    E71H=C 4  
PtQ[({d3R  
template < int Order > .,'4&}N}  
class holder; _VgFuU$h  
template <> hunlKIg  
class holder < 1 > <%w TI<m,-  
  { a"Iu!$&N  
public : U9PI#TX &O  
template < typename T > uAnL`  
  struct result_1 MaPhG<?  
  { g2?W@/pa  
  typedef T & result; &?p( UY7'"  
} ; bYQ@!  
template < typename T1, typename T2 > w#a`k9y  
  struct result_2 jdVj FCl^#  
  { 1Z_w2D*  
  typedef T1 & result; 1jKj' 7/K  
} ; OB=bRLd.IR  
template < typename T > pheu48/f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %}N01P|X>  
  {  y"Fu=  
  return (T & )r; tkptm%I _  
} '6\w4J(  
template < typename T1, typename T2 > c^H#[<6p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f:P;_/cJc  
  { lz>.mXdx  
  return (T1 & )r1; .1^ Kk3  
} R(_WTs9x4  
} ; +Q5'!@8  
$Sy}im\H  
template <> lUq `t K8  
class holder < 2 > Y cL((6A  
  { IY!.j5q8  
public : "UY34a^I  
template < typename T >  nXy"  
  struct result_1 n87Uf$  
  { s+ *LVfau  
  typedef T & result; &'PLOyWw  
} ; L?a4>uVY  
template < typename T1, typename T2 > 2\64~a^  
  struct result_2 6&~Z3|<e  
  { M/F <W!  
  typedef T2 & result; 'Q]Wk75  
} ; d7g$9&/q  
template < typename T > 46l*ui_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gL| 9hvHr[  
  { *h?}~!AjY  
  return (T & )r; cRag0.[  
} rKOa9M  
template < typename T1, typename T2 > TL"+Iv2]/$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #NMQN*J>D  
  { }YC=q  
  return (T2 & )r2; w0yzC0yBk  
} `;R$Ji=>  
} ; pox;NdX7  
P9`CW  
[zP}G?(  
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> >。 &Nr+- $  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ESIeZhXVH  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: B\=T_'E&  
eln$,zK/b  
return l(i, j) = r(i, j); [<^'}-SJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Y nTx)uW  
O]="ggq&  
  return ( int & )i; =NK'xPr  
  return ( int & )j; &jnBDr  
最后执行i = j; P()&?C  
可见,参数被正确的选择了。 P?8$VAkj  
D}ZPgt#   
!q/Q2N(  
BdvpG  
y{P~!Yn|  
八. 中期总结 #QOb[9(Tu(  
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: kyYU 1gfh  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ]$UTMuO Ql  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 PK{FQ3b2{  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor mMu+MXTk<  
IK4(r /  
F2n4#b  
t > 64^nS  
#w^Ot*{!N  
*r~6R  
九. 简化 "Rf|o 6!d  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :< ]sJf N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u1z!OofN>  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: i3(5 '  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Z]Z&PbP  
  +-*/&|^等 \`/ P*  
2. 返回引用。 fgo3Gy*#  
  =,各种复合赋值等 CRzLyiRvU&  
3. 返回固定类型。 7D8 pb0`;J  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) VqOTrB1w/  
4. 原样返回。 .v=n-k7  
  operator, ZWB3R  
5. 返回解引用的类型。 oq>jCOVh  
  operator*(单目) eq2L V=d{m  
6. 返回地址。 .o<9[d"  
  operator&(单目) p[!9objU  
7. 下表访问返回类型。 YAi@EvzCVy  
  operator[] 9(a*0H  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q"LlBp>t|#  
  operator<<和operator>> _$}@hD*R~  
E%f!SD  
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。 $S/WAw,/  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: !.q#X^@>L  
wv%UsfD  
template < typename Left > ph ~#{B(\  
struct value_return ^zG!Z:E  
  { IMy!8$\u  
template < typename T > "zIQ(|TL?d  
  struct result_1 )4YtdAV  
  { `+Mva  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Kt"4<'  
} ; p+2%LYR u  
]h=y  
template < typename T1, typename T2 > :`@W`V?6-  
  struct result_2 W3MH8z   
  { V<n#%!M5gV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; JJ_KfnH  
} ; <V8=*n"mR  
} ; qV$0 ";d  
%we! J%'Y]  
;O .;i,#Z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =NRiro  
Tkh?F5l  
下面我们来剥离functor中的operator() dTU`@!f  
首先operator里面的代码全是下面的形式: (b.Mtd  
y<yU5  
return l(t) op r(t) AX{yfL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (Y?}'?  
return op l(t) 1Zp^X:(  
return op l(t1, t2) `|[UF^9  
return l(t) op V4gvKWc  
return l(t1, t2) op m O0#xY_z  
return l(t)[r(t)] $A:?o?"7}  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] $fW8S8  
1!ijRr  
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: .m%ygoO  
单目: return f(l(t), r(t)); TfNm0=|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); H"V)dEm  
双目: return f(l(t)); MG,?,1_ &  
return f(l(t1, t2)); vrsOA@ee3H  
下面就是f的实现,以operator/为例 &y2DI"Ff  
UzkX;UA  
struct meta_divide l_ &T)Ei  
  { xl@  
template < typename T1, typename T2 > &!8u4*K5j  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ?)/H8n  
  { +|O& k  
  return t1 / t2; }M(XHw  
} _^w^tfH]  
} ; X5P1wxk'  
RJOyPZ]  
这个工作可以让宏来做: P76QHBbl  
k8ymOx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ VZU@G)rd  
template < typename T1, typename T2 > \ wOl]N2<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; iM{aRFL  
以后可以直接用 h{VGh kU9f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) pW2-RHGJY  
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 \XG\  
(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|&a!tOf2  
!2=eau^p  
eJZt&|7N  
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 )G$0:-J-  
M7AUY#)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > a#P{[  
class unary_op : public Rettype ey[+"6Awne  
  { d ?OsVT; U  
    Left l; -<n]Sv;V  
public : h&t9CpTfeJ  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +dK;\wT  
VQ`a-DL  
template < typename T > ljO t~@Ea  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3C;nC?]K  
      { JwmH_nJ(  
      return FuncType::execute(l(t)); 4kf8Am(  
    } P:HmT   
K2pW|@~U  
    template < typename T1, typename T2 > !bIhw}^C*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r(/+- t  
      { Lc13PTz>>g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); oyo V1jO  
    } Z|$OPMLX  
} ; }JBLzk5|  
+S}/ 6dg  
^y&sKO  
同样还可以申明一个binary_op 1bJrEXHXy  
#ZpR.$`k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7-MkfWH2b6  
class binary_op : public Rettype x-=qlg&EI  
  { dy2<b+ ..  
    Left l; SH M@H93  
Right r; $r= tOD4;  
public : /%T d(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .t|B6n!  
=!|= Y@  
template < typename T > '"Y(2grP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const CN<EgNt1kN  
      { JG!@(lr  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ir3EA'_>N  
    } <Yy|.=6 D  
yj C@  
    template < typename T1, typename T2 > x1R<oB |  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \#)w$O  
      { $n@B:kv5p  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {Zy)p%j8  
    } MFm2p?zPm  
} ; <ULydBom  
'z3I*[!  
^N:bT;;$nZ  
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 q`^ T7  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 E >lW'  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) d;O4)8 >  
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。 O;?Nz:/q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! uu+)r  
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。。。 %.VFj7J  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 use` y^c  
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) 'Q F@@48  
下面是修改过的unary_op O4A{GO^q  
Ow4H7 sl  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U/3 <p8  
class unary_op El#"vIg(\  
  { 3Ja1|;(2  
Left l; &x<y4ORH|  
  -yP_S~ \n  
public : %T'<vw0  
6E@qZvQ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 79O'S du@  
VgyY7INx9  
template < typename T > :927y  
  struct result_1 tDIQ=  
  { d/Y#oVI  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wmnh7'|0u  
} ; MGE8S$Z  
X(*MHBd  
template < typename T1, typename T2 > wPrqFpf  
  struct result_2 /[RO>Z9  
  { #[.aj2  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; | )M>;q   
} ; o6T'U#7P  
@J UCXm  
template < typename T1, typename T2 > #cy;((zuB  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const NANgV~Y&  
  { U/l3C(bc!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); sw$$I~21  
} Ty;P`Uv]r  
Ne9S90HsB6  
template < typename T > p]erk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ] g]^^  
  { {f:%+h  
  return OpClass::execute(lt(t)); WYXh1_nyk  
} '| rhm  
ztb?4f q6)  
} ; ^'ac |+  
nBJ'ak   
Uon^z?0A  
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 ?0J&U4  
好啦,现在才真正完美了。 c$#7Kp4  
现在在picker里面就可以这么添加了:  -#<AbT  
Cu&y',ee~  
template < typename Right > zVyMmw\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -"~XI~a@Wo  
  { d !=AS  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ?3=y]Vb+  
} tqXr6+!Q  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 fobnK~2  
@Tz}y"VG  
[H5BIM@{  
h1REL^!c  
OH/!Ky\@  
十. bind 6Mh"{N7  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 #Q'j^y 7=z  
先来分析一下一段例子 V18 A|]k  
^LAnR>mz^r  
hYB3tT  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &.1qixXIr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N/6! |F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^Cy=L]  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 s@D/.X  
我们来写个简单的。 uyDPWnYk  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @P @{%I  
对于函数对象类的版本: A} v;uNS]  
)/cf%  
template < typename Func > [D_s`'tg  
struct functor_trait h h7unHt-  
  { (bp4ly^  
typedef typename Func::result_type result_type; |e{ ^Yf4  
} ; 7 tQ?av  
对于无参数函数的版本: 8@A}.:  
=M`Xu#eRk  
template < typename Ret > qN\?cW'  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tg6iHFa  
  { /l>!7  
typedef Ret result_type; 9oQ$w?=#$  
} ; PT39VI =  
对于单参数函数的版本: )0?u_Z]w9  
-]<<}@NF  
template < typename Ret, typename V1 > Nbb2wr9A  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8@,8j!$8G  
  { <N{Y*,^z  
typedef Ret result_type; }?^]-`b  
} ; d}Xb8SaE%c  
对于双参数函数的版本: lsA?|4`mn  
-BcnJK0  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {R8)DK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > sZPyEIXie  
  { 9%Qlg4~<s  
typedef Ret result_type; V `7(75  
} ; OF/hD2V  
等等。。。 _lrvK99  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy crQ_@@X?<  
wA\a ]X.  
template < typename Func > D6,Ol4d  
struct func_return kX%vTl7F  
  { g&I|@$\  
template < typename T > bXi(]5  
  struct result_1 suHi sc*  
  { L@"&s#~=3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [\-)c[/  
} ; @%BsQm  
4^T_" W}  
template < typename T1, typename T2 > P,@/ap7J  
  struct result_2 ~JHEr48  
  { )F+wk"`+6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^cCNQS}r  
} ; S$n?  
} ; m:6*4_!  
\+j:d9?  
),J6:O&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `Wd4d2aLG  
wvRwb   
template < typename Func, typename aPicker > M>d^.n  
class binder_1 y({lE3P  
  { pi5DDK  
Func fn; [<WoXS1LX  
aPicker pk;  [ J4n%  
public : CsEU:v  
A|YiSwyy  
template < typename T > _*ar\A`  
  struct result_1 XhUVDmeUMb  
  { XtqhK"f%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,\T7{=ZG\!  
} ; A1n4R  
_+,>NJ  
template < typename T1, typename T2 > {r%T_BfY  
  struct result_2 n0Qp:_2z  
  { &v#pS!UOj  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f2u4*X E\  
} ; g@Pq<   
Y`."=8R~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P9W?sPnC5  
t;`ULp~&  
template < typename T > <99/7>#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a4n5i.;  
  { Ibg~.>.u{  
  return fn(pk(t)); '61>.u:2  
} "U/yq  
template < typename T1, typename T2 > Nw{Cu+AwG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iJ`zWpj+{Q  
  { />wE[`  
  return fn(pk(t1, t2)); a7!{`fR5  
} L;WFHIE  
} ; 0BH-kr  
(/FG#D.  
]=PkgOJD  
一目了然不是么? GI@;76Qf  
最后实现bind C3'?E<F  
izzX$O[=:  
Tgl >  
template < typename Func, typename aPicker > R90#T6^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) V|~o`(]  
  { U>sEFzBup  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); eD8e0 D'S  
} gVrfZ&XF84  
7'#_uA QR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 R3>c\mA  
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。 E 02Y,C  
[^W +^3V  
十一. phoenix G[6i\Et   
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7Ck3L6J#  
ZQ>Q=eCs 1  
for_each(v.begin(), v.end(), 9Y@ eXP  
( a?xZsR  
do_ PEMBh?)g  
[ dL_9/f4   
  cout << _1 <<   " , " \_YDSmjy  
] wbvOf X  
.while_( -- _1), \}~71y}  
cout << var( " \n " ) 34Cnbtq^  
) P&Uj?et"  
); )x~ /qHt  
%w?C)$Kn\  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: WZTAXOw  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor FmFjRYA W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J~n|5* cz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W23Q>x&S  
fjy7gC2  
[jksOC)@4  
template < typename Cond, typename Actor > 9s*QHCB0  
class do_while  Q7-iy  
  { y` {|D*  
Cond cd; bDm7$ (  
Actor act; *Q)-"]O(k  
public : %'X~9Pvi  
template < typename T > r*dNta<  
  struct result_1 0b['{{X(  
  { %~} ,N  
  typedef int result_type; W 1u!&:O  
} ; v*&j A 8D  
Y`#6MhFT7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} pmOUl 8y4  
9aNOfs8(  
template < typename T > (#Xs\IEVF  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =z]rZSq*o  
  { uGF{0 )0g  
  do t2YB(6w+xg  
    { gVe]?Jva`  
  act(t); E-($Xc  
  } <EQaYZY=  
  while (cd(t)); z;y{QO  
  return   0 ; s;..a&C'  
} B"zB=Aw  
} ; Xk/iyp/  
~y?Nn8+&f  
#oR`_Dm)P  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \XYidj  
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。 )2#&l  
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。 "LJV}L  
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。 SF9NS*mr  
下面就是产生这个functor的类: 9X,iQ  
H=\Tse_.  
~Uey'Xz  
template < typename Actor > ijUu{PG`X  
class do_while_actor tTF<DD}8  
  { <h;_:  
Actor act; `<g6^P  
public : rS+) )!  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {M7`"+~w  
.6LRg  
template < typename Cond > D9NQ3[R 9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5gII|8>rQ  
} ; >*opEI+  
Qc)i?Z'6  
Dy>6L79G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Jm#p!G+  
最后,是那个do_ ck%YEMs  
Vo+.s#wN`h  
9_nbMs   
class do_while_invoker {Z7ixc523  
  { $(+xhn(O  
public : *v]s&$WyO  
template < typename Actor > (z.n9lkfi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ZNM9@;7  
  { G;iH.rCH  
  return do_while_actor < Actor > (act); TET=>6  
} lM}-'8tt?  
} do_; iF":c}$.  
/H"fycZ  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )Tp"l"(G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F'sX ^/;  
最后来说说怎么处理break和continue 7(uz*~Z?`0  
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。 dP +wcl4  
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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