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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +Fc ET  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5`4}A%@&  
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, bc3|;O  
vh9kwJyT  
itqQ)\W  
88Fb1!a5Z  
  class filler ,~?A,9?%:  
  { n~1tm  
public : i_ |9<7a  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} & cM u/}  
} ; V+qFT3?-  
-kG3k> by_  
(w5u*hx  
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: |Hx%f  
=8$|_  
m.1LxM$8  
5xh!f%6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @Ufa -h5"(  
 =3h+=l[  
!7A"vTs  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 :.C+?$iuX  
,|e}Y [  
j4E H2v  
U>/<6 Wd  
二. 战前分析 IY];Ss&i  
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。 bin6i2b  
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 ]*bAF^8i  
X HWh'G9  
J|n(dVen/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Jn@Z8%B@Z  
  /* --------------------------------------------- */ .yZK.[x4  
vector < int *> vp( 10 ); l\K%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 7ZS>1  
/* --------------------------------------------- */ 9T8|y]0F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lr9=OlH  
/* --------------------------------------------- */ 9k+N3vA  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mZ`1JO9  
  /* --------------------------------------------- */ Kg4QT/0VA  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s9uL<$,'  
/* --------------------------------------------- */ E"Zb};}  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }*?yHJ3  
hmc\|IF`  
9uuta4&uI  
p@#]mVJ>9  
看了之后,我们可以思考一些问题: 99J+$A1  
1._1, _2是什么? D~cW ]2  
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。 t[%x}0FP-F  
2._1 = 1是在做什么? ^Ku\l #B  
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。 ~RcNZ\2y  
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。 VT'0DQ!NIq  
q!ee g  
MzG5u<D  
三. 动工 1v;'d1Hg;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: $8jaapNm@  
:9(3h"  
L30>| g  
2>\b:  
template < typename T > pNP_f:A|  
class assignment 2K3MAd{  
  { J cP~-cp  
T value; 7 rH'1U  
public : 0Xp nbB~~I  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3.(.*>  
template < typename T2 > [6O04"6K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 9~=gwP  
} ; 1Wv{xML"  
#]@9qPyn  
cZ^wQ5=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5(423"(y  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k69kv9v@J  
~D*b3K 8X  
<'W=]IAV  
ldK>HxM%Z  
  class holder f(!E!\&n^  
  { FX7M4t#<  
public : kmIoJH5  
template < typename T > <F ew<r2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -<|Y1PQ  
  {  wjL|Z8  
  return assignment < T > (t); oBb?"2~9  
} w %;hl#s  
} ; yDzdE;  
S)+CTVVE  
AU/#b(mI  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: itw{;j   
)^&,Dj   
  static holder _1; Jff 79)f  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Bw6L;Vu  
Rl1$?l6Rf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2@sr:,\1  
而不用手动写一个函数对象。 yE}BfU {.  
9WOu8Ia  
d`85P+Qen|  
!z?0 :Jg  
四. 问题分析 uWh|C9Y!A  
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。 ) 9MrdVNv  
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。 F%Kp9I*  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Mxo6fn6-46  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 '5AvT: ^u  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `v~!H\q  
cI3y  
五. 问题1:一致性 p'gb)nI  
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?| ?d4Boe0-a2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 NIaF5z  
h20Hg|   
struct holder ^xt9pa$f  
  { #9i6+. Z  
  // 2yvVeo&3  
  template < typename T > #\LZ;&T'N  
T &   operator ()( const T & r) const Nl { 7  
  { V'j@K!)~xR  
  return (T & )r; JIMWMk;ot  
} o*-9J2V=J  
} ; C-Ig_Nc  
  La9r  
这样的话assignment也必须相应改动: a&C.=  
4#_$@ r  
template < typename Left, typename Right > #MglHQO+  
class assignment * MEe,4  
  { y+A{Y  
Left l; tfA}`*$s  
Right r; %kq ^]S2O  
public : H'Ln P>@n#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8bt53ta  
template < typename T2 > }a^|L"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9#Bx]wy  
} ; ;gUXvx~~r  
 &+G; R  
同时,holder的operator=也需要改动: N 'i,>  
IM=+3W;ak  
template < typename T > %l]Rh/VPn?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const mB`D}g$  
  { vr4O8#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 1q] & 7R  
} uH\w.  
ddoFaQ8  
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。 5,R`@&K3D  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 > ws!5q  
w4,]2Ccn.  
return l(rhs) = r; bK4&=#Zh  
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,\!DLq:p  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: q$T8bh,2  
4sIX O  
template < typename Tp > 3fp> 4;ym'  
class constant_t y(}Eko4u5  
  { _=EZ `!%  
  const Tp t; r|fO7PD  
public : W Y:s gG  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 6G}c1nWU  
template < typename T > h55>{)(E  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MwAJ(  
  { AF$\WWrB  
  return t; G6Nb{m  
} \ha-"Aqze3  
} ; )7Ixz1I9g  
W5Zqgsy($F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )xt4Wk/  
下面就可以修改holder的operator=了 bi$VAYn.^  
c`jDW S  
template < typename T > yFjVKp'P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const PS@*qTin  
  { 0x~`5h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); f4"4ZVcr  
} smup,RNZRX  
2h q>T&8  
同时也要修改assignment的operator() !Lkm? (_  
h e&V# #  
template < typename T2 > ,Sg33N ?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } opD-vDa h  
现在代码看起来就很一致了。 bX2"89{  
L/i(KF{  
六. 问题2:链式操作 ARWZ; GX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  D:JS)+]  
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。 9i%9   
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。 wf9z"B  
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。 +EkW>$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct sV2iITF p  
z"UPyW1?  
template < typename T > 1bSD,;$sQ  
struct result_1 5I' d PNf  
  { ,@.EpbB  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; AVFjBybu9  
} ; J@]k%h  
w4%AJmt  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: {Uq:Xw   
,S!w'0k|n  
template < typename T > CW`!}yu%  
struct   ref 8\# ^k#X  
  { 2d`c!  
typedef T & reference; Uf$i3  
} ; Hg+ F^2<y  
template < typename T > 2f,2rW^i  
struct   ref < T &> %Q~CB7ILK  
  { rMp9jG@3   
typedef T & reference; /;oqf4MF  
} ; u #~ ;&D*q  
yZ3nRiuRT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: RH[+1z8  
!#}7{  
template < typename T > FS@A8Bb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const H l<$a"K7\  
  { Cq\I''~8  
  return l(t) = r(t); :2y"3azxk  
} B42sb_  
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。 zwr\:Hu4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "b,%8  
1@_T  m  
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 #/ "+  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Z cpmquf8L  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /3B6 Mtb  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 T3pdx~66  
最后的布局是: |B^G:7c  
                Add Vmi{X b]<  
              /   \ ~uj;qq  
            Divide   5 YRcps0Dx9  
            /   \ L*]0"E  
          _1     3 Xy7Z38G  
似乎一切都解决了?不。 jd:B \%#![  
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。 1RqgMMJL  
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。 ,t,wy37*D  
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: *b)Q5dw@1  
\40 YGFO  
template < typename Right > &.N $  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const bx}fj#J]En  
Right & rt) const p#@Z$gTH`'  
  { O#_b7i  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <Kt3PyF  
} `xz&Scil  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q_t4OrLr=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 mT.e>/pa  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 G>z,#Xt  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ,Em$!n  
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。 .}`hCt08  
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? ig_2={Q@  
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: :i*JnlvZ  
)=^w3y  
template < class Action > EKZVF`L  
class picker : public Action A6"Hk0Hf  
  { }Je>;{&%  
public : :}q\tNY<  
picker( const Action & act) : Action(act) {} \a|L/9%  
  // all the operator overloaded pq! %?m]  
} ; #"f' 7'TE  
u8vuwbra!  
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。 ZafboqsDL  
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: %0-wpuHc(]  
{`"#yl6"  
template < typename Right > 5VE2@Fn}  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const rg QEUDEQ  
  { m~`>`4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); - u3e5gW  
} }!d;(/)rb  
|qN'P}L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > >-)h|w i  
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。 %[QV,fD'E  
"Ty/k8?  
template < typename T >   struct picker_maker KfY$ka[}"S  
  { ,,<PVTd  
typedef picker < constant_t < T >   > result; d&(_|xq#  
} ; n$)_9:Z-j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Mz=!w]qDH  
  { (pR.Abq  
typedef picker < T > result; \\4Eh2 Y  
} ; olYsT**'  
@aG&n(.!u*  
下面总的结构就有了: A( d5G^  
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。 ktH8as^54!  
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。 g:#d l\k  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !<\Br  
至此链式操作完美实现。 my.`k'  
W WG /k17  
'mMjjG9  
七. 问题3 }_OM$nzj  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 fI|[Z+"  
1|Q vN1?  
template < typename T1, typename T2 > 5g ;ac~g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d/,E2i{I7  
  { 8cxai8  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NAFsFngqH  
} 'r} fZ  
p@Q5b}xCG_  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: @gfDp<  
]!{y a8  
template < typename T1, typename T2 > K k[`dR;  
struct result_2 @y|_d  
  { sz95i|@/  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /SR^C$h'I  
} ; " Ar*QJ0]  
!K0JV|-?t  
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? C;rG]t^%  
这个差事就留给了holder自己。 KFWJ}pNq  
     _^t-9  
{G i h&N  
template < int Order > z3 ?\:Yz  
class holder; `NNf&y)y  
template <> )Hw:E71h2  
class holder < 1 > RMXzU  
  { yJJ4~j){l  
public : EeQ5vqU  
template < typename T > w~\%vXla  
  struct result_1 JBX[bx52<r  
  { QLq@u[A  
  typedef T & result; 8Jr?ZDf`  
} ; 8<#U9]  
template < typename T1, typename T2 > )NW6?Pu"  
  struct result_2 4sF v?W  
  { ":W%,`@$  
  typedef T1 & result; tiaR4PB  
} ; L/r@ S'  
template < typename T > {padD p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `$R A< 3  
  { rAqxTdF  
  return (T & )r; /!&R9!6 :  
} ]]iPEm"@  
template < typename T1, typename T2 > WQePSU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o|8`>!hF  
  { t}p@:'  
  return (T1 & )r1; HK=[U9 o?  
} Zm TDQ`Ix  
} ; ^y_fRP~  
$ 17 su')  
template <> lX!`zy{3k  
class holder < 2 > M:SO2Czz  
  { vA%^`5  
public : \F6LZZ2Lv  
template < typename T > j|_E$L A\  
  struct result_1 l}g;'9ZB  
  { (k"_># %  
  typedef T & result; )LHj+B  
} ; '3(l-nPiG^  
template < typename T1, typename T2 > \ZXLX'-  
  struct result_2 pxINw>\Qv  
  { SAv<&  
  typedef T2 & result; `k{& /]  
} ; \c`oy=qY0  
template < typename T > Es5p}uh.[Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ra7uU*  
  { QBJ3iQs1  
  return (T & )r; j6}R7 $JR  
} ZU&"73   
template < typename T1, typename T2 > fZWGn6$   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const rXi uwz\  
  { mj,fp2D;%  
  return (T2 & )r2; '?*g%Yuz  
} j -O2aL  
} ; Kp iF0K  
9h,u6e  
5_o$<\I\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ./-JbW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h1"zV6U  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: J{"kw1Lu  
b!>\2DlyJ  
return l(i, j) = r(i, j); .w? .ib(  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s4= "kT]  
0Fr1Ku!  
  return ( int & )i; [bQj,PZ&  
  return ( int & )j; f^Bc  
最后执行i = j; S[:xqzyDg  
可见,参数被正确的选择了。 ZXb0Y2AVx  
r4 dOK] 0  
%'Xk)-+y  
&~DTZg Y  
Z'v-F^  
八. 中期总结 [THG4582oB  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: B7*}c]^6/  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z0,~V  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d.<~&.-$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor k)(Biz398E  
Y;J*4k]  
_O:WG&a6  
F1azZ (  
o@E/r.uK  
-7-['fX  
九. 简化 ) |#%Czd4  
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。 _sHK*&W{CT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 dWRrG-'  
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: M~ h8Crz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^C^*,V3  
  +-*/&|^等 %i{;r35M;9  
2. 返回引用。 *e"a0  
  =,各种复合赋值等 cd@.zg'sYn  
3. 返回固定类型。 8%{q%+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) !UBO_X%dz  
4. 原样返回。 !mfJpJ  
  operator, dx_6X!=.J  
5. 返回解引用的类型。 Bo_ym36N  
  operator*(单目) j0-McLc  
6. 返回地址。 {OMg d3%14  
  operator&(单目) D #2yIec  
7. 下表访问返回类型。 zri} h/{  
  operator[] /M0/-pV 9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N> Jw  
  operator<<和operator>> zzpZ19"`1  
^+70<#Xc  
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。 " BTE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: F 8yF  
%oykcf,#  
template < typename Left > p QE)p  
struct value_return P @% .`8  
  { x ,/TXTZ6  
template < typename T > Ps[$.h  
  struct result_1 eH>#6R1-  
  { R""%F#4XJ2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; %uESrc-;  
} ; V-O(U*]  
CX/(o]  
template < typename T1, typename T2 > D}mL7d1  
  struct result_2 &wH:aD  
  { QOFvsJ<s  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; H:&?ha,9  
} ; dXvt6kF  
} ;  ^y.UbI  
KpZ:Nh$  
mS=r(3#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _cqy`p@"  
[`fI:ao|  
下面我们来剥离functor中的operator() %FkLQ+v/<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Xh3;   
.#6MQJ]OH  
return l(t) op r(t) w; TkkDH  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Va<H U:<  
return op l(t) jRZ%}KX  
return op l(t1, t2) )6oGF>o>  
return l(t) op 5a`%)K  
return l(t1, t2) op |WQ9a' '  
return l(t)[r(t)] O_,O,1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] &]p}+{ (>  
".2K9j7$  
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: f_mhD dq  
单目: return f(l(t), r(t)); .QWhK|(.!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); L^Wz vv]  
双目: return f(l(t)); &V=7D#L  
return f(l(t1, t2)); 6 DF  
下面就是f的实现,以operator/为例 Rs;15@t@  
-e-e9uP  
struct meta_divide mX# "+X|  
  { ;<Qdy` T  
template < typename T1, typename T2 > _]>JB0IY  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Csst[3V  
  { S\C*iGeqJ  
  return t1 / t2; _kraMQ>  
} "PWl4a&  
} ; 1JS2SxF  
7!V @/S}7  
这个工作可以让宏来做: Z| 6{T  
d.F)9h]XHO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /I{R23o  
template < typename T1, typename T2 > \ E)p9eU[#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; sa-9$},z4  
以后可以直接用 }6m?d!m  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) m\0cE1fir  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数  mw$Y  
(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。。。) .J.vC1 4gi  
b[^{)$(  
6 vs3O  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 `aSM8C\  
Y*YFB|f?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eD#XDK  
class unary_op : public Rettype xF8S*,#,*  
  { I}0_nge  
    Left l; J1F{v)T '?  
public : 4YA./j%'  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ur%$aX)  
y;`eDS'0.N  
template < typename T > wz(K*FP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 440FhD Mj  
      { p]|LV)R n  
      return FuncType::execute(l(t)); *o?i:LE]  
    } Fz"ff4Bx [  
f05d ;  
    template < typename T1, typename T2 > zmFws-+A  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~ 9M!)\~  
      { ;IP~Tb]&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); D!3{gV#  
    } v548ysE)  
} ; 5G*II_j  
P'[<A Z  
m#@_8_ M  
同样还可以申明一个binary_op hl/itSl$  
a|qsQ'1,;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MK$Jj "  
class binary_op : public Rettype .KA V)So"  
  { |ng%PQq)  
    Left l; s@@1 *VQ  
Right r; bg7n  
public : BWK IbG  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f6ZZ}lwaV  
I 48VNX  
template < typename T > ,@CfVQz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4('JwZw\!  
      { k=n "+  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 9C}qVoNu  
    } {U @3yB  
 &"S/Lt  
    template < typename T1, typename T2 > ?l6jG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &^QPkX@p  
      { Ie_I7YJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;iX<`re~  
    } YMB~[]$V<  
} ; Y`li> .\  
>)Dhi+D  
otriif@+Z  
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 zB)%lb  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 s (PY/{8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) VWa|Y@Dc]  
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。 zG% |0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! vA>W9OI   
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。。。 ,b.n{91[]x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 wh6&>m#r  
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) GW m4~]0E  
下面是修改过的unary_op l)Mh2lA,=  
P[i\e7mR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2P}I'4C-  
class unary_op f1cl';  
  { SGf9U^ds  
Left l;  )U98  
  aqL<v94wX  
public : YKx 1NC  
[MmM9J["  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g9V.13k  
5' \)`  
template < typename T > Y3o Mh,  
  struct result_1 i?>Hr|  
  { lX;mhJj!  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; MUwVG>b8J~  
} ; AzjMv6N   
e-6(F4  
template < typename T1, typename T2 > tgN92Q.i6T  
  struct result_2 #5{sglC"|F  
  { j%xBo:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; YmDn+VIg  
} ; H@W0gK(cS;  
V5s& hZZYa  
template < typename T1, typename T2 > *{[d%B<lp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b(&] >z  
  { Lk nVqZ|k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); iZTa>@   
} yYX :huw  
<Cq"| A  
template < typename T > Z<]VTo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BjZ>hhs!*  
  { fv ?45f  
  return OpClass::execute(lt(t)); y4<+-  
} qS]G&l6QF  
(#u{ U=  
} ; }tR'Hz2  
qJ Gm8^b-  
=] KIkS3  
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 /djACA  
好啦,现在才真正完美了。 7^wE$7hS  
现在在picker里面就可以这么添加了: cjY@Ot*i$  
4A  o{M  
template < typename Right > ND,`QjmZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _LLshV3  
  { 3^~Zj95M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Czh8zB+r  
} Mjw[:70  
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。 {PmzkT}LF  
B\zoJg&7(  
lC{L6&T  
04\Ta  
..$>7y}  
十. bind a7 )@BzF#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R0IF'  
先来分析一下一段例子 M,G8*HI"  
` ,-STIh)  
Oga1u  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,\>g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ua:9`+Dff  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m5qCq9Y  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 /j %_t  
我们来写个简单的。 d+1x*`U|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [x$; XqA  
对于函数对象类的版本: .+uVgSN  
j4vB`Gr]  
template < typename Func > S)Mby  
struct functor_trait .b~OMTHuvM  
  { *h])mqhB  
typedef typename Func::result_type result_type; ?o>6S EGW  
} ; k(9s+0qe  
对于无参数函数的版本: [oJ& J>U'  
JU2P%3  
template < typename Ret > 5~yQ>h  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I1v@\Rb  
  { NYwGK|  
typedef Ret result_type; w(#:PsMo<  
} ; X&,N}9>B  
对于单参数函数的版本: cf&C|U  
)BpIxWd?  
template < typename Ret, typename V1 > vVdxi9yk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _KxX&THaj  
  { i8eA_Q  
typedef Ret result_type; !|(Ao"]  
} ; V^WQ6G1  
对于双参数函数的版本: R05T5Q1]A  
6Ok,_ !  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > CQ jV!d0j  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 30BR 0C  
  { <L%HG  
typedef Ret result_type; K)N)IZ1q  
} ; _-(z@  
等等。。。 /O_0=MLp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +>^[W~[2  
)2toL5Q  
template < typename Func > *.,8,e8Vq  
struct func_return E s:5yX!  
  { ~Ji>[#W K  
template < typename T > fGG 9zB6  
  struct result_1 @21u I{  
  { V"BVvSNu  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uiuTv)pwF  
} ; KG-UW  
I,w^ ?o  
template < typename T1, typename T2 > dkETM,  
  struct result_2 i >J:W"W   
  { DWdLA~'t  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ym[+Rw  
} ; ,A^L=+  
} ; &'NQ)Dn  
{#0Tl  
% hNn%Oy:E  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <w;D$l}u  
L#[HnsLp_  
template < typename Func, typename aPicker > EI<"DB   
class binder_1 R:BBF9sK?  
  { KZi+j#7O  
Func fn; H]U "+52h  
aPicker pk; @ljZw(  
public : U:J /\-  
ZIDFF  
template < typename T > D . 77WjwQ  
  struct result_1 F6~b#Jz&i  
  { F61 +n!%8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7Y4%R`9H  
} ; p-a]"l+L  
Q-:Ah:/  
template < typename T1, typename T2 > TjT](?'o  
  struct result_2  I8:"h  
  { "[Yip5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1o(+rR<h9  
} ; ,I("x2  
bL+sN"Km  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} NuHL5C?To  
LZbRQ"!!o  
template < typename T > w"yK\OE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const D5}DV  
  { 0qOM78rE  
  return fn(pk(t)); b$IY2W<Ln  
} UnJi& ~O  
template < typename T1, typename T2 > Ua}g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K@I+]5E%?  
  { X5|?/aR}  
  return fn(pk(t1, t2)); 4GEjW4E  
} Lqg7D\7j  
} ; w6%l8+{R  
5/*)+  
%`bLmfm  
一目了然不是么? ;<86P3S  
最后实现bind y>?k<)nA{  
\XZU'JIO  
_.u~)Q`6  
template < typename Func, typename aPicker > \?aOExG I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) hg(KNvl  
  { c>M_?::)0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4mki&\lw`  
} >6n@\n  
BASO$?jf4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 N)`tI0/W  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]%b0[7[  
?U7&R%Lh`  
十一. phoenix &pa)Ee>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: I #Arr#%  
s9^"wN YQ  
for_each(v.begin(), v.end(), xKRfl1  
( ZKVp[A  
do_ e&r+w!  
[ CR} >  
  cout << _1 <<   " , " u0<d2Y  
] 3 ATN?V@  
.while_( -- _1), #u!y`lek  
cout << var( " \n " ) @Z"QA!OK~c  
) <h)deB+}  
); G:H(IA7Z  
<e@I1iL37y  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Fo--PtY`p  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ,Gf+U7'K  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 I$rW[l2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 5|{  t+u  
j(wY/Hl  
"Wzij&WkQ  
template < typename Cond, typename Actor > Z3&XTsq  
class do_while T#ecLD#  
  { vLVSZX  
Cond cd; Ktj(&/~}  
Actor act; T1Ln)CS?9  
public : 1KfJl S+  
template < typename T > #$9U=^Z[  
  struct result_1 2nOe^X!*  
  { 9 &?tQ"@x  
  typedef int result_type; KyVe0>{_u  
} ; &@Ji+  
l%vhV&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >B|ofwm*  
r-Xjy*T  
template < typename T > R$~JhcX*l'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \H}@-*z+)  
  { #CBo  
  do #RsIxpc  
    { PDa06(t7  
  act(t); @5uyUSt]  
  } 7]0\[9DyJ  
  while (cd(t)); :{e`$kz  
  return   0 ; .>cL/KaP  
} * S+7BdP  
} ; *{L<BB^  
]7Xs=>"Iw  
EV;;N  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). pw(*X,gj  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 `0-m`>1>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Tg}H < T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 '8iv?D5M  
下面就是产生这个functor的类: >Kqj{/SWK  
J[Ylo&w3  
0.3[=a4 3  
template < typename Actor > |$i1]Dr6  
class do_while_actor G!fE'B  
  { s`dkEaS  
Actor act; w^vK7Z 1$  
public : 0o\=0bH&s  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} J0{WqA.P  
G/^5P5y%@  
template < typename Cond > 'SXpb?CZ  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "1\RdTw  
} ; /-cX(z 7  
A*?/F:E  
9=sMKc%!-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lqwJ F &  
最后,是那个do_ b]s%B.h  
e=NQY8?  
%QlBFl0a  
class do_while_invoker 1[,#@!k@  
  { R _~m\P  
public : YQw/[  
template < typename Actor > LP-KD  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const (*@~HF,t=  
  { HEW9YC"  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1Rb<(%   
} N NXwT0t  
} do_; pu m9x)y1  
 s`{#[&[  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? {mq$W  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 CuGOjQ-k~  
最后来说说怎么处理break和continue 5>^ W}0s  
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。 jmwQc&  
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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