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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zmf5!77  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4VaUa8 D  
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, WqY:XE+?\  
;csAhkf:S  
AWQwpaj-  
dm.?-u;C  
  class filler Ej'a G   
  { W3*WR,z  
public : { j&|Em]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j^iH[pN] \  
} ; |mk$W$h  
j=dHgnVvj  
+Z$X5Th  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: !j%)nU  
kc|`VB8L  
n?Gm 5##  
wm*`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); mkj`z  
b |m$ W  
8DLR  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }[D~#Z!k  
3$l'>v+5{  
z ;y2 2  
yn!LJT[~2  
二. 战前分析 c !P9`l~MQ  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 3Eiy/  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 .b  N0!  
8dIgw  
L V33vy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); W|D'S}J  
  /* --------------------------------------------- */ g6QkF41nG  
vector < int *> vp( 10 ); JYm@Llf)$  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); XuR!9x^5  
/* --------------------------------------------- */ jc Ie<i;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); xC<OFpI\  
/* --------------------------------------------- */ NO`a2HR$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); )dC%g=dtc  
  /* --------------------------------------------- */ G0> 'H1Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =kZPd>&L  
/* --------------------------------------------- */ go2:D#mf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \^N9Q9{7]  
6=A ++H @  
j*W]^uT,  
5>}L3r>a;  
看了之后,我们可以思考一些问题: o~<fw]y  
1._1, _2是什么? oc\rQ?  
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。 }4_izKS  
2._1 = 1是在做什么? pgU54 Ef  
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。 O+.V,` O  
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。 4d0PW#97.  
CX CU5-  
Sr2c'T"  
三. 动工 }Ax$}#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QE< 63|  
RG:ct{i  
I9SO}a2p  
8C4 Tyms  
template < typename T > |4X:>Ut]  
class assignment K.l?R#G`,F  
  { *1;<xeVD  
T value; lOd[8|/  
public : N ?V5gi  
assignment( const T & v) : value(v) {} m'aw`?  
template < typename T2 > T{sw{E*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K Qub%`n  
} ; vx!nC}f"k`  
&z1r$X.AW  
ms;Lu- UR  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 4"l(rg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "vU:qwm  
cQ3Dk<GZ  
5IdmKP|  
nV:.-JR  
  class holder T`a [~:  
  { /MQd[03]  
public : eg?vYW  
template < typename T > ;M"hX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const g[H7.  
  { mjBXa  
  return assignment < T > (t); u@|GQXC  
} m&2< ?a}l  
} ; 7F|T5[*l  
0p Lb<&  
#Y`U8n2F  
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: PJA 1/"  
c/T]=S[  
  static holder _1; G;fP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 apGf@b  
VWLou jB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bmt2~!  
而不用手动写一个函数对象。 c?<FMb3]  
rf)\:75  
5"XcVH4g  
oh& P Q{  
四. 问题分析 IWm|6@y  
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。 aeH 9:GQ6  
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。 7|,5;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !R)v2Mk|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UnW,|n8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 P}?,*'b  
_4%+TN6z  
五. 问题1:一致性 ? 76jz>;b  
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?| og2]B\mN4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Fo;xA  
I"T_<  
struct holder Vs{|:L+  
  { /:U\U_j  
  // sFCoRH|"c  
  template < typename T > lQ! 6n  
T &   operator ()( const T & r) const !u\X,.h  
  { Wv(VV[?/&  
  return (T & )r; YM1@B`yWE  
} $[FO(w@f  
} ; hz\7Z+$L_  
s|EP/=9i  
这样的话assignment也必须相应改动: ^P&y9dC.  
p(U' c}@2  
template < typename Left, typename Right > 'Ur$jW  
class assignment )W*S6}A  
  { z4{|?0=C  
Left l; Dyt}"r\  
Right r; D}\% Q #  
public : (MNbABZQ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5^0W\  
template < typename T2 > 9O@ eJ$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } O]^E%;(]}i  
} ; (zgXhx_!D  
9.1%T06$  
同时,holder的operator=也需要改动: fS!%qr  
q1NAKcA<U  
template < typename T > RUO,tB|(_;  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "MK:y[+*  
  { LRB#|PW  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3&3S*1b-H  
} ?N$  
ZHw)N&Qn  
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。 _Y}(v( (;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 e-{k;V7b  
Xv=n+uo  
return l(rhs) = r; HRPTP+  
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。 f&{2G2 O%  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: sl/#1B   
0QEVL6gw  
template < typename Tp > U.?,vw'aai  
class constant_t 7M^!t X  
  { =AZ>2P  
  const Tp t; 9{xP~0g  
public : ;'R{b$B;|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} u]"oGJj1  
template < typename T > JsVW:8QO~  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PN0:,.4  
  { A9$q;8= <  
  return t; qBKIl= ne  
} t[iE >  
} ; 0P%(4t$pd  
gt'0B-;W  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (AXS QI~y  
下面就可以修改holder的operator=了 \gj@O5rGP  
}2V|B4  
template < typename T > 3x 'BMAA+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const *Swb40L^  
  { b/5;377_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /-G;#Wm  
} ~G5)ya-  
<\2,7K{{+;  
同时也要修改assignment的operator() j"J2&Y2  
'S@C,x%2,  
template < typename T2 > >!`T=(u!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /g@.1z1w  
现在代码看起来就很一致了。 OYy%aA}h  
%2bZeZ  
六. 问题2:链式操作 cKFzn+  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?sp  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 S-'iOJ 1]  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 MCL5a@BX)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 />K$_T/]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &[qL l  
bWUo(B#*I  
template < typename T > ]W-:-.prh  
struct result_1 Zp l?zI  
  { N;<<-`i  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; T4o}5sq}S  
} ; ZZzf+F)T  
}c%QF  
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: waO*CjxE:  
$>8+t>|  
template < typename T > fLct!H3  
struct   ref f=g/_R2$xN  
  { ^<[oKi;>  
typedef T & reference; ZDcv-6C)B  
} ; 4TC !P}  
template < typename T > b\dBt#mB!  
struct   ref < T &> l|U=(aA]h  
  { .5KRi6  
typedef T & reference; Xk(c2s&  
} ; q ( H^H  
9'td}S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: &hyr""NkAm  
'zi5ihiT  
template < typename T > &tHT6,Xv(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 6_`x^[r  
  { GT<Y]Dk  
  return l(t) = r(t); !)_80O1  
} 6&$z!60  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ^\ {%(i9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 UH.M)br  
!|!:MYn  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 %L<VnY#%u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Wi hQj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 BLuILE:$  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s1:UCv-%  
最后的布局是: !T6oD]x3  
                Add jYO@ %bQ  
              /   \ o^d(mJZ.F~  
            Divide   5 }g5h"N\$o  
            /   \ o24` 5Jdh  
          _1     3 X.%Xi'H  
似乎一切都解决了?不。 <y(>z*T;  
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。 j}#48{  
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。 !`)-seTm  
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: cC&R~h]|  
6wIv7@Y  
template < typename Right > kHm1aE<  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dkLc"$( O  
Right & rt) const *N[.']#n  
  { O&E1(M|*>  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FFK79e/5  
} 9k&lq$  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 #O\4XZ,Lv  
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。 Uk6Y6mU V  
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。 91jv=>=DM  
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。 P/,7CfyPd  
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。 ;BejFcb  
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? VKS:d!}3E  
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: DU({Ncge  
v^HDR 3I  
template < class Action > ?K|PM <A  
class picker : public Action ]J5[ZVz  
  { it D%sKo  
public : `i,ZwnLh{  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KFCuv15w,3  
  // all the operator overloaded  ORp6  
} ; =@G#c5H*  
Tf21K9+`L  
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。 )p(5$AR7  
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: \aU^c24>  
uy~5!i&  
template < typename Right > @@'zMV%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const wvp\'* $  
  { _+wv3? c"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); lWd)(9K j  
} DTl M}  
L7wl3zG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > #HJF==  
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。 ~; Ss)d  
aVO5zR./)  
template < typename T >   struct picker_maker ]J~37 35]  
  { s~IOc%3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OzX\ s=  
} ; `P)1RTVx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > w`c9_V  
  { va95/(  
typedef picker < T > result; %R7Q`!@8  
} ; V7[Dvg:W  
/>FrMz8;(  
下面总的结构就有了: V`pTl3  
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。 kIiId8l  
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。 JUF[Y^C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~i fq_Ag.  
至此链式操作完美实现。 /49PF:$?  
r*0a43mC1  
U@ALo  
七. 问题3 (|bMtT?"x  
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。 }rn}r4_a  
Kbg`ZO*  
template < typename T1, typename T2 >  aVz<RS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w4:n(.;HK  
  { [I4K`>|Z  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 4)]g=-3  
} Olj]A]v}  
^h1VCyoR*  
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: N#bWMZ"  
/ h0-qW  
template < typename T1, typename T2 > ie 2X.#  
struct result_2 ^ B=x-G.  
  { v"F.<Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dt',)i8D  
} ; OcQ_PE5\  
5l=B,%s  
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? f"k?Ix\ e  
这个差事就留给了holder自己。 lqF{Y<l  
    $P866F  
7B"J x^  
template < int Order > 0`h[|FYV  
class holder; nbMH:UY,J  
template <> Jk}L+X vv  
class holder < 1 > _-o*3gmbQ  
  {  +h9U V  
public : ^R,5T}J.  
template < typename T > l0U6eOx  
  struct result_1 h:z;b;  
  { x/[i &Gkv  
  typedef T & result; k {s#wJA  
} ; 1 _fFbb"  
template < typename T1, typename T2 > ngsax1xO  
  struct result_2 it&c ,+8  
  { ^W_}Gd<-#Y  
  typedef T1 & result; o*qEAy ?  
} ; Zj<oh8  
template < typename T > Zv7@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0k:&7(j  
  { @E,{p"{  
  return (T & )r; q-o=lU"  
} #_2V@F+,  
template < typename T1, typename T2 > [9BlP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "2HRuqf  
  { d%t]:41=Z  
  return (T1 & )r1; ,h #!!j\j6  
} W#u}d2mP  
} ; KfG%#2\G_  
_8 vxb  
template <> bjm`u3 A  
class holder < 2 > \#LKsQa  
  { ,*E%D _  
public : J}._v\Q7P  
template < typename T > @tEVgyN  
  struct result_1 E;VBoN [  
  { ;FMK>%Zq  
  typedef T & result; qt^%jIv  
} ; $C9<{zX   
template < typename T1, typename T2 > 6ynQCD  
  struct result_2 R:E6E@T  
  { <j:3<''o  
  typedef T2 & result; XhWMvme  
} ; l]sO[`X  
template < typename T > 4=o3 ZRV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const I;P?P5H  
  { z9w@-])  
  return (T & )r; 2Mu-c:1  
} p\+#`] Q7}  
template < typename T1, typename T2 > &0(2Z^Z>fw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7 aDI6G  
  { S~(4q#Dt-  
  return (T2 & )r2; &U4]hawbOU  
} <Cg;l<$`b  
} ; ]DmqhK`  
Qbl6~>T  
+ {a  
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> >。 45kMIh~~X  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: R3?~+ y&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Vq9hAD|k  
o&(%:|  
return l(i, j) = r(i, j); ni2H~{]z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ic#+*W\ZW  
/rv XCA)j  
  return ( int & )i; t$l[ 4 R-  
  return ( int & )j; Kw!`u^>  
最后执行i = j; mNb+V/*x3  
可见,参数被正确的选择了。 <i]%T~\Af)  
m+OR W"o  
$XyGCn  
}Lb];hww1  
B{)Du :)  
八. 中期总结 ,Yi =s;E  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: I=(O,*+PQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :6HMb^4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 {dMa&r|lp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor f\r$T Nd6  
nJ*NI)  
/jj!DO#  
_x UhDu%  
]"/ *7NM  
(/k,q  
九. 简化 (]7@0d88  
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。 ,P auP~L  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NA/+bgyuT>  
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: * +OAc `8  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 XJ?@l3D:  
  +-*/&|^等 +Kf::[wP7  
2. 返回引用。  }Ecm  
  =,各种复合赋值等 ARQ1H0_B  
3. 返回固定类型。 8$G$Rdn  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) i3e|j(Gs4  
4. 原样返回。 .-RWlUe;,  
  operator, ]nfS vPb  
5. 返回解引用的类型。 "H G:by  
  operator*(单目) e}K;5o=I  
6. 返回地址。 P]6pPS  
  operator&(单目) f^$\+H"W  
7. 下表访问返回类型。 \s~ W;m  
  operator[] jU4Ir {f  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zcxG%? Q  
  operator<<和operator>> OVj,qL)  
9 z3Iwl  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 o,aI<5"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e;!<3b  
NoKYHN^*w  
template < typename Left > i^QcW!X&  
struct value_return (qPZEZKx  
  { 57[O)5u.+  
template < typename T > JRodYXjE  
  struct result_1 l  
  { \ [>Rt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {|rwIRe  
} ; dDm<'30?*v  
YDmFR,047  
template < typename T1, typename T2 > 0hNc#x6  
  struct result_2 B"Fg`s+]U  
  { -C8awtbC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; G 8NSBaZe  
} ; X;6X K$"  
} ; )L#I#%  
97Q!Rot  
4e%SF|(Y'h  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait %"KBX~3+Kj  
w^ DAu1  
下面我们来剥离functor中的operator() [xE\IqwM  
首先operator里面的代码全是下面的形式: j; +nnpg  
4p1{Ady  
return l(t) op r(t) @NyCMe;]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) r;Dl  
return op l(t) ;- cq#8S  
return op l(t1, t2) wwp vmb  
return l(t) op Q0 ^?jh  
return l(t1, t2) op pkxW19h*0  
return l(t)[r(t)] 90ORx\Oeo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] }RyYzm2  
N86Hn]#  
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: #v~5f;[AAs  
单目: return f(l(t), r(t)); ^T<<F}@q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); #K4wO!d  
双目: return f(l(t)); 6'Lij&,f?{  
return f(l(t1, t2)); 7M$>'PfO  
下面就是f的实现,以operator/为例 T %cN(0 @  
i^gzl_!  
struct meta_divide 2^:5aABQ  
  { 3 F4I{L  
template < typename T1, typename T2 > GQ[\R&]q<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) /#Xz+#SqY  
  { k*n5+[U^tP  
  return t1 / t2; =XWi+')  
} =nY*,Xu<  
} ; @0)bY*njj  
`GSfA0?  
这个工作可以让宏来做: \y0abxIHS  
U,+=>ns>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ CF$^we  
template < typename T1, typename T2 > \ >yL8C: J9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; cy}2~w&s4  
以后可以直接用 N:d" {k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q}m)Q('Rk  
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 K}wUM^  
(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。。。) A46y?"]/30  
\ (X~Z  
Tlf G"HzZ%  
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 R_ Z H+@O  
#nu?b?X'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > G,$jU9 f  
class unary_op : public Rettype 4K4?Q+?  
  { 2pB@qi-]  
    Left l; jmAWto}.  
public : ?5+=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} jt;,7Ek  
/O&j1g@  
template < typename T > gN(8T_r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K\;b3  
      { IJs` 3?  
      return FuncType::execute(l(t)); RE*SdazY?  
    } #^eviF8  
Dpof~o,f  
    template < typename T1, typename T2 > T"dEa-O  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const paiF ah  
      { ,c7 8O8|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rt."P20T  
    } Z!ub`coV[  
} ; sYp@.?Tz  
ya|7hz{  
e&wW lB![  
同样还可以申明一个binary_op {E!$<A9  
z?+N3p9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EY&hWl*a^  
class binary_op : public Rettype W**a\[~$  
  { &%INfl>o7.  
    Left l;  G#K=n  
Right r; x==%BBnO%  
public : a[t2T jB  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ~KCOCtiD  
o,u-%  
template < typename T > i"zWv@1z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p5Y"W(5_  
      { r6j 3A  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5]gd,&^?>  
    } ZG<<6y*.  
qL3*H\9N  
    template < typename T1, typename T2 > qf+I2 kyS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ` 8.d  
      { mO]>(^c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^TnBtIU-B  
    } p"Fj6T2  
} ; LL.YkYu  
Rsqb<+7  
ULAAY$o@5  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 7X1T9'j I2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 KLlW\MF1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qifX7AXHr  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 `&j5/[>v  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ?!8M I,c/  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 P b2exS(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 p]IF=~b  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) i!jx jP  
下面是修改过的unary_op  lcyan  
vMDV%E S1t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <+pwGKtD  
class unary_op jsc1B  
  { Xb3z<r   
Left l; L)J0T Sh  
  E_7N^htv  
public : PJS\> N&u  
=K}5 fe  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} IIs'm!"Y>  
WHMt$W}%  
template < typename T > dz&8$(f,  
  struct result_1 i5q VQo  
  { wjQu3 ,Cj  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; hH|3s-o  
} ; j:\MrYt0H  
i\2~yXw\  
template < typename T1, typename T2 > Z6A*9m  
  struct result_2 ]xfu @''  
  { &8z`]mB{t  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; n<uF9N<   
} ; 4tof[n3us  
z45ImItH  
template < typename T1, typename T2 > q:+,'&<D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $62!R]C9\  
  { &}Cm9V  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ( n|PLi  
} TE3A(N'  
-y)ij``VY  
template < typename T > }RDGk+x7|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oxha8CF]D  
  { >7p?^*&7;  
  return OpClass::execute(lt(t)); u-$(TyDEl|  
} vzd1:'^t  
$&I##od  
} ; S{zi8Oc6  
:4;ZO~eq!  
F /IXqj  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug B{PI&a9~s%  
好啦,现在才真正完美了。 M6[&od  
现在在picker里面就可以这么添加了: {'NdN+_C  
B#N(PvtE  
template < typename Right > D ]:sR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const R6r'[- B2  
  { Cq(dj^/~m  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Xk8+m>   
} esIE i!d  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 mw-0n  
` <cB 6  
q~48lxDU  
q]ER_]%Gna  
2Xys;Dwx  
十. bind k^:)|Z  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 [kM)K'-  
先来分析一下一段例子 vT#zc)j  
Ep>3%{V  
s{4|eYR  
int foo( int x, int y) { return x - y;} # y%Q{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 %O#)=M~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 YIvJN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 *Fi`o_d9[`  
我们来写个简单的。 /'ccFm2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: O KVIl  
对于函数对象类的版本: KuL2X@)}  
^2rNty,nH  
template < typename Func > s`B]+  
struct functor_trait !`LaX!bmp  
  { ouL/tt_~  
typedef typename Func::result_type result_type; L}T:Y).  
} ; f 0A0uU8y  
对于无参数函数的版本: mEyJ o|  
^I*</w8  
template < typename Ret > /g BB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d!mtSOh  
  { ms@*JCL!t  
typedef Ret result_type; ^V#9{)B  
} ; X`JWYb4  
对于单参数函数的版本: "7mY s)=  
RB`Emp&T  
template < typename Ret, typename V1 > GVP"~I~/:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WvQK$}Ax4N  
  { *$~H=4t  
typedef Ret result_type; N}HQvlLkF9  
} ; BQu_)@  
对于双参数函数的版本: kclClB:PS  
W ZdEfY{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > %5Hsd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >>oR@  
  { #9M6 q  
typedef Ret result_type; ^x-vOG lR  
} ; uu@Y]0-  
等等。。。 ?f<JwF<  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |\;oFuCv##  
+[C dd{2  
template < typename Func > v]SHude{  
struct func_return A{3Aw|;  
  { $<cio X  
template < typename T > G5a PjP  
  struct result_1 (ZH5/VKp  
  { ^}7iouE C  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5 #3/  
} ; ARvT  
;T0F1  
template < typename T1, typename T2 > $fES06%  
  struct result_2 F9@,T8I  
  { &.J8O+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; INtt0Cm9"  
} ; ;43Ye ^=  
} ; VrLU07"0n  
~b;l08 <  
XJ,P8nx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vz[E)(QX-`  
8s(?zK\  
template < typename Func, typename aPicker > q_S`@2Dzz,  
class binder_1 S81Z\=eK  
  {  O_^O1  
Func fn; b~dm+5W7  
aPicker pk; mC OJ1}  
public : uTgBnv(Y*  
f'P}]_3(  
template < typename T > =2!AK[KxX  
  struct result_1 H EdOo~/~  
  { hp=TWt~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =.NZ {G  
} ; B w?Kb@  
x}o]R  
template < typename T1, typename T2 > l}odW  
  struct result_2 |:yQOq|  
  { k.=67L  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; a Mp*Ap  
} ; B^g+_;  
G%0G$3W"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} #!V [(/  
=5=D)x~  
template < typename T > hpp>+=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =qPk'n9i8  
  { Q-;ltJ  
  return fn(pk(t)); N5 ITb0Tv  
} DwM4/m  
template < typename T1, typename T2 > (}E-+:vFU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const uX_A4ht*  
  { . +_IpygQ  
  return fn(pk(t1, t2)); G tI]6t  
} Zkl:^!*  
} ; u=^0n2ez  
.Rl58]x~  
KQ'fp:5|/@  
一目了然不是么? 0=Jf93D5  
最后实现bind 2_Me 4  
^ei[#I  
nTrfbK@  
template < typename Func, typename aPicker > <q Z"W6&&  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q|eRek  
  { $tvGS6p>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Y#'mALC2  
} +<&\*VR  
V lb L p;  
2个以上参数的bind可以同理实现。 _J^q|  
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。 7+] T}4;  
T3 xr Ua&  
十一. phoenix `< 8Fc`;[  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: BOqq=WY  
d bU  
for_each(v.begin(), v.end(), CORX .PQ  
( 5MY+O\  
do_ V+M2Gf  
[ "o#N6Qu71  
  cout << _1 <<   " , " -f?Rr:#  
] +wd} '4)  
.while_( -- _1), ]:TX> X!  
cout << var( " \n " ) ),`MAevp  
) d5<@WI:wz  
); *UVjN_na5  
7O5`&Z'-  
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: $4.mRS97g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4eb<SNi  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 JtYc'%OF  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dIv/.x/V  
S!J.$Y<Ko  
4/D ~H+k  
template < typename Cond, typename Actor > TnET1$@qr*  
class do_while YLk; ^?  
  { Mi'Q5m  
Cond cd; lh`inAt)"  
Actor act; A(AyLxB47*  
public : n0:+D R  
template < typename T > Zrfp4SlZZ  
  struct result_1 $ hB;r  
  { 2 =tPxO')B  
  typedef int result_type; Cnf;5/  
} ; 2D-ogSIo  
qg#WDx /  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Bv"Fx* {W  
WH :+HNl1d  
template < typename T > QC>I<j& `!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'qLk"   
  { j9C=m"O  
  do 5n;|K]UW  
    { Avw"[~Xd  
  act(t); 9[5NnRv$P  
  } .FK'T G  
  while (cd(t)); &B3Eq 1A  
  return   0 ; {y0*cC  
} :K{`0U&l5  
} ; tF)K$!GR[  
}|f\'S   
( _]{[dFr%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). IBl}.o&]B#  
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。 l/OG 79qq  
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。 %kD WUJZ  
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。 AF D/ J  
下面就是产生这个functor的类: 77/y{#Sk  
+Cx~4zEq  
W#'c6Hq2c  
template < typename Actor > 7-Rn{"5  
class do_while_actor RhyI\(Z2q  
  { qcke8Q  
Actor act; q p|T,D%  
public : ,G1|] ~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} z2t;!]"'l  
"Gcr1$xG8!  
template < typename Cond > h./cs'&  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ?zUV3Qgzj  
} ; (]j*)~=V  
Fy-nV% P  
Sw#Ez-X  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 x@.iDP@(  
最后,是那个do_ qM@][]j:  
DMcvu*A  
xTD6?X'4  
class do_while_invoker O60jC;{F  
  { IgEg  
public : QHr 3J  
template < typename Actor > DLyHC=%{+h  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;~z>GJox  
  { 8s8q`_.)(  
  return do_while_actor < Actor > (act); uW;Uq=UN  
} =B1t ?( "  
} do_; 4q@o4C<0  
b7v] g]*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wd*T"V3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F-k1yZ?^  
最后来说说怎么处理break和continue 8!>uC&bE8  
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。 DS>s_3V  
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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