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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Z{%h6""  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Wt_@ vs@.O  
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, IuRKj8J)o  
!W8$-iq  
zV%U4P)Dao  
42Z2Mjtk  
  class filler RsY|V|<  
  { 1 ,Y-_e)  
public : 'DVPx%p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} hMi`n6m  
} ; " MlY G6  
VNF@)!l  
|',MgA  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: Dk/;`sXV  
ao Y "uT+  
'r3I/qg*m  
j:rGFd  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \  VJ3  
"(/.3`g  
~fEgrF d  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Fj|C+;Q.  
5_{C \S`T  
k/cQJz  
/z`LB  
二. 战前分析   "Qm  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /qEoiL###  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 V{ECDg P  
?~hC.5  
r:<UV^; 9l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Beq zw0  
  /* --------------------------------------------- */ dFK/  
vector < int *> vp( 10 ); F:1w%#6av  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 89@gYA"Su  
/* --------------------------------------------- */ o{lR_  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); d A[I  
/* --------------------------------------------- */ {|bf`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <Zl}u:(w  
  /* --------------------------------------------- */ K#kU6/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); .e~17}Ka}  
/* --------------------------------------------- */ L slI!.(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); txw:m*(%  
QJjqtOf>  
V)=!pT  
l`4hWs\I  
看了之后,我们可以思考一些问题: n3 -5`Jti  
1._1, _2是什么? 7X*$Fu<  
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。 Cj#$WZga%  
2._1 = 1是在做什么? IZoS2^:yw  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 sEm-Td+A5  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 #41~`vq3  
3dTz$s/[  
bj=kqO;*O  
三. 动工 +`>Tuz~  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^"STM'Zh  
_o`+c wc  
SvLI%>B=9  
p"\Z@c  
template < typename T > XvETys@d  
class assignment ).0klwfV  
  { D,b'1=  
T value; @8{-B;   
public : -fKo~\Pr  
assignment( const T & v) : value(v) {} fP# !ywgr%  
template < typename T2 > |WwC@3)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 589hfET  
} ; I7,5ID4pn  
G<:_O-cPSv  
wr I66R}@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 H3CG'?{ _  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment G'<:O(Imu  
Is57)(^.-  
(d mLEt  
e!k1GTH^  
  class holder o{MF'B #  
  { :+#$=4  
public : pDqX% $^  
template < typename T > a4aM.o  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ?TTtGbvU  
  { o?5m^S14[1  
  return assignment < T > (t); 0])D)%B k  
} c[VVCN8dA  
} ; cH>@ZFTF  
,^wjtA 3j8  
:`Kv\w.  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: lEAf\T7  
5?l8;xe`{f  
  static holder _1; JX!z,X?r4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 'aV])(Wm>  
9!} ?}`'_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y]!WPJ`f2  
而不用手动写一个函数对象。 lC.Q61J@  
+%Z#!1u  
<8)cr0~zy>  
(fNG51h!  
四. 问题分析 POXd,ON9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 <=nOyT9  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 [/=Z2mt A  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fM/~k>wl  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Dc@OrQu  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5]f6YlJZ  
?i{/iH~Sf  
五. 问题1:一致性 8yCt(ms  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| DyPHQ}G  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7m$EZTw?  
y:',)f }  
struct holder o[^nmHrM2  
  { l"zwH  
  // 3QI.|;X  
  template < typename T > -#Bk  
T &   operator ()( const T & r) const JIc(hRf9>  
  { *3iEO>  
  return (T & )r; z{H=;"+rh  
} N?EeT}m_  
} ; N T>[ 2<  
A Xpg_JC  
这样的话assignment也必须相应改动: *$]50 \W  
4^Ke? ;v  
template < typename Left, typename Right > {nPiIPH  
class assignment prEI9/d"  
  { `O0bba=:=  
Left l; XvSng"f.  
Right r; 'pnOHT  
public : 5pU/X.lc  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G\z5Ue*  
template < typename T2 > x,NV{uG$n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } !$NQF/Ol  
} ; 4#,,_\r  
~KQiNkA\|l  
同时,holder的operator=也需要改动: vRh)o1u)  
4L bll%[9  
template < typename T > 0`/CoP<U  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const TKp2C5bX  
  { wQ^RXbJI9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .uinv  
} k4PXH  
cT5BBR   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Kzx` E>,z'  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 cd|/ 4L 6  
:K~sazs7J  
return l(rhs) = r; I!#WXK  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 sXmP<c  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: xO^lE@a o  
)Ma/] eZ^I  
template < typename Tp > _T_6Yl&cf)  
class constant_t aoQ$"PF9  
  { Jj/}GVNc7  
  const Tp t; \.'[!GE*c  
public : nYR#Q|  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b<%c ]z  
template < typename T > _pmo 6O  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const "G^TA:O:=  
  { GYg.B<Q.  
  return t; vjzG H*  
} g^}C/~b[  
} ;  Cmp5or6d  
Gr>CdB>~+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 v>HOz\F  
下面就可以修改holder的operator=了 xYZ,.  
.SLpgYFL{  
template < typename T > `v-O 4Pk  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const $Dd-2p   
  { `8r$b/6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); dz^b(q  
} lMH~J8U3  
M.xZU\'ty  
同时也要修改assignment的operator() Qea"49R  
_%er,Ed  
template < typename T2 > W/3sJc9  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } @q`T#vd  
现在代码看起来就很一致了。 4*L* "vKa  
C_'EO<w$  
六. 问题2:链式操作  !^8X71W|  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =j{tFxJ  
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。 w3 kkam"  
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。 %% /8B  
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。 9^9-\DG  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct cly}[<w!  
zVa&4 T-  
template < typename T > _n/73Oh  
struct result_1 a#{"3Z2|  
  { 73]8NVm  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ^{{a v?h  
} ; (w{T[~6  
)0/*j]Kf  
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: IuT)?S7O*k  
/ Y od  
template < typename T > 5eE\ X /  
struct   ref M PDRMGR@i  
  { 4'=Q:o*w`  
typedef T & reference; ?wv^X`Q*~  
} ; 6%h%h: e  
template < typename T > nu7 R  
struct   ref < T &> y631;dU  
  { E N%{ $  
typedef T & reference; P3]K'*Dyd  
} ; 4# PxJG6m  
J5HN*Wd  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |(ab0b #  
6dmb bgO)  
template < typename T > bhGRD{=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {@iLfBh5  
  { \O4s0*gw  
  return l(t) = r(t); {hJCn*m_   
} u:lBFVqk  
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。 OdZ/\_Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  ;}?ZH4.S  
\Cu=Le^  
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 xEu rkR  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QNINn>2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 #O !2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [8UZ5_1WL  
最后的布局是: Tx~w(A4:  
                Add _S7?c^:~  
              /   \ (*P`  
            Divide   5 xjiV9{w  
            /   \ Pg8boN]}  
          _1     3 ?8{Os;!je  
似乎一切都解决了?不。 6WQN !H8+^  
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。 v0dzM/?*  
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。 zN!yOlp5  
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: {q`8+$Z;  
?wPTe^Qtv  
template < typename Right > 2w3LK2`ZL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]T'8O`  
Right & rt) const TK18U*z7J  
  { X4 S| JT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); __xmn{{L6P  
} oNe:<YT  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 U`=r .>  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 e-P{)L<s5  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 gEsD7]o(=  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 S$hxR  
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。 6]%=q)oL[  
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? SQ> Yf\  
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: MYvz%7  
rgCC3TX  
template < class Action > -s2)!Iko&  
class picker : public Action ?]Hs~n-  
  { g2TK(S|#  
public : 0@b<?Ms9  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9&=%shOc+x  
  // all the operator overloaded h ChO  
} ; 4 qsct@K,  
)e P Qxx  
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。 w9GY/]  
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: xjU0&  
5)S;R,  
template < typename Right > @w==*.x  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !p+rU?  
  { fgtwV ji  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \G v\&_  
} y~#5!:Be  
Z"Hq{?l9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4`#%<G  
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。 hr.mzQd  
]wV\=m?z&  
template < typename T >   struct picker_maker W%ix|R^2]  
  { "7+^`?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8M!9gvcaO  
} ; V4"o.G3\o  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > i=b'_SZ '  
  { 0K^@P #{hd  
typedef picker < T > result; h6LjReNo  
} ; sOWP0x  Y  
K ~\b+  
下面总的结构就有了: "N%W5[C{  
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。 EiM\`"o  
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。 Y(rQ032s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Bt:M^b^   
至此链式操作完美实现。 E"BW-<_!  
:+_H%4+  
9} C(M?d  
七. 问题3 J^` pE^S  
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。 <]S M$) =D  
O>rz+8T  
template < typename T1, typename T2 > p |;#frj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ct*~\C6Ze  
  { 2-g 5Gb2|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); C\C*@9=&x  
}  5 YIk  
!&KE">3Qu  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }FV_jJ  
= "Lb5!  
template < typename T1, typename T2 > Pvkr$ou  
struct result_2 Vz,"vBds  
  { V^G+_#@,,  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2U+wiE|  
} ; 1?p:66WmR  
 +@Kq  
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? "NSY=)fV  
这个差事就留给了holder自己。 Hn)^C{RN*{  
    g ?% ]()E  
gavf$be  
template < int Order > 'OYnLz`"6  
class holder; +>mU4Fwp  
template <> zq^eL=%:  
class holder < 1 > rJd-e96  
  { .#e?[xxk  
public : m<4tH5 };d  
template < typename T > _B==S4^/yU  
  struct result_1 H8qAj  
  { ;2eZa|M*q  
  typedef T & result; R /c-sV  
} ; Kzfy0LWM  
template < typename T1, typename T2 > NzID [8`  
  struct result_2 /EM=!@ka  
  { 2;ogkPv'  
  typedef T1 & result; (TGG?V  
} ; @F5QgO J&r  
template < typename T > R? ,XSJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Fmrl*tr  
  { _3Q8R}  
  return (T & )r; .TRp74  
} 6$$ku  
template < typename T1, typename T2 > <m?/yRE K2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ?)c9!hR  
  { q&k?$rn  
  return (T1 & )r1;  A,|lDsvM  
} ]M9r<x*  
} ; 0(!=N 1l  
|f&=9%  
template <> 7;:Uv=  
class holder < 2 > jP"='6Vrw  
  { ;=ERm=  
public : 4ze4{a^  
template < typename T > NA8$G|.?  
  struct result_1 M6b6lhg  
  { lW YgIpw  
  typedef T & result; f9&po2Pzf  
} ; 3/((7O[  
template < typename T1, typename T2 > S A16Ng  
  struct result_2 +~\c1|f  
  { !+I!J s"  
  typedef T2 & result; ghqq%g  
} ; Wd_KZ}lX  
template < typename T > z@em1W0?Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "*aL(R  
  { ZiOL7#QWX  
  return (T & )r; t1tZ:4  
} :s OsG&y  
template < typename T1, typename T2 > R k).D 6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ({AqL#x`u  
  { :CAbGs:56  
  return (T2 & )r2; eyGY8fF8$  
} g!`$bF=e  
} ; f'<MDLl  
zcNv T  
/!Ng"^.e  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 gNG_,+=!  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RK`C31Ws  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r8E)GBH-|  
]2P*Z6Az  
return l(i, j) = r(i, j); zLiFk<G@Xi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Z>H y+Q4  
0 ))W [  
  return ( int & )i; ESl</"<J  
  return ( int & )j; jQiK of>  
最后执行i = j; g"iLhm` L  
可见,参数被正确的选择了。 >)3[CU,  
.:b|imgiv  
hkq[xgX  
P+~{q.|._c  
!5P\5WF~Y  
八. 中期总结 q^_PR|  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Sp=6%3fZ]m  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 j[fVF3v  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 @sAT#[j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ,wN>,(  
']hB_ 4v  
(*Jcx:rH  
RTW4r9~'  
#q"^6C 5  
.}>DEpc:n  
九. 简化 L/,W  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 VE<&0d<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2?9SM@nAY  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ^hhJ6E_W  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L`$MOdF{_  
  +-*/&|^等 =!b<@41  
2. 返回引用。 ,[lS)`G  
  =,各种复合赋值等 gm63dE>  
3. 返回固定类型。 CVh^~!"7j  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X/_e#H0  
4. 原样返回。 $\|$ekil4  
  operator, "-'w,g  
5. 返回解引用的类型。  Sxrbhnx  
  operator*(单目) J1^6p*]GX  
6. 返回地址。 OA\2ja~+  
  operator&(单目) cvR|qHNX  
7. 下表访问返回类型。 (=d%Bn$6b  
  operator[] S(^*DV  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >g ]S"ku|  
  operator<<和operator>> #HD$=ECcw  
'J (4arN  
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。 W 2VH?-Gw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: EROf%oaz=  
;O*y$|+PA  
template < typename Left > ^FJ=/#@T  
struct value_return -'FzH?q:  
  { uP\?y(= "  
template < typename T > T-)Ur/qp  
  struct result_1 FnN@W^/z  
  { OAu ?F}O  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x[+t  
} ; d&: ABI  
`p@YV(  
template < typename T1, typename T2 > VjbRjn5LI  
  struct result_2 )1%l$W  
  { 'k=GSb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *]Nd I  
} ;  )_P|_(  
} ; HhN;&67~Z  
DGl_SMJb  
12\h| S~  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'u }|~u?m  
yUF<qB  
下面我们来剥离functor中的operator() wu5]S)?*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: S}Wj+H;  
P9~7GFas|  
return l(t) op r(t) 0FrmZ$  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -~O7.E(ok  
return op l(t) c:0nOP  
return op l(t1, t2) ?{W@TY@S  
return l(t) op XK[cbVu  
return l(t1, t2) op " (c#H  
return l(t)[r(t)] 6eSc`t&  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "oZ-W?IKE  
JivkY"= F  
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: 8RJXY:%  
单目: return f(l(t), r(t)); ezRhSN?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); p._BG80  
双目: return f(l(t)); \ct)/  
return f(l(t1, t2)); lP*_dt9  
下面就是f的实现,以operator/为例 J<h^V+x  
bD_|n!3  
struct meta_divide >U\,(VB  
  { }eUeADbC  
template < typename T1, typename T2 > q_eGY&M  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cd1M0z  
  { !Z978Aub3&  
  return t1 / t2; j4j %r(  
} g 4,>cqRkq  
} ; ydo"H9NOS  
(q'w"qj  
这个工作可以让宏来做: FB {4& ;  
G8%Q$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %Q:i6 ~  
template < typename T1, typename T2 > \ qdoJIP{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x<#Z3Kla  
以后可以直接用 qkB)CY7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) hA1\+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 BX :77?9,+  
(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。。。) ?0_Bs4O\  
EgO=7?(pW  
<fq?{z  
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 rYUhGmg`  
RD_IGV   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7Io]2)V  
class unary_op : public Rettype MxMrLiqU6l  
  { ad^7t<a}<  
    Left l; dIiQ^M  
public : 8&FnXhZg4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d&K2\n  
b|F_]i T  
template < typename T > ~Xi_bTAyAW  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4:\1S~WW  
      { q{/>hvl  
      return FuncType::execute(l(t)); [ iE%P^  
    } k fER  
6.? Ke8iC  
    template < typename T1, typename T2 > UN{_f)E?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g3~e#vdz  
      { siveqz6h  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); n"YY:Gm;8  
    } o.yuz+  
} ; KKm &~^c  
L{fKZ  
C.I.f9s?R  
同样还可以申明一个binary_op -V@vY42  
7{HJjH!zx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,f0|eu>  
class binary_op : public Rettype UJ-IK|P.#  
  { C?6wIdp  
    Left l; F9rxm  
Right r; 4QbDDvRQ^  
public : yRt]i>  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Vae}:8'}  
r7w1~z  
template < typename T > wi'CBfr'z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o*OYZ/_L  
      { h3rdqx1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); rEwEdyK  
    } ;Z]i$Vi_r  
g?,\bmHE  
    template < typename T1, typename T2 > k<p$BZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const hl`4_`3y  
      { 8,\toT7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 9PXG*r|D  
    } -#Xo^-&  
} ; 7x8/Vz@\  
aO :wedfl  
5yPw[ EY  
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 0 XV8 B  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 (]* Ro 8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) olc7&R  
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。 LIfQh  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! .U.Knn  
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。。。 ?.1yNO*s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 _*\:UBZx6  
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) F_>OpT  
下面是修改过的unary_op b1An2 e[  
TEQs\d  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > v@_}R_pX  
class unary_op T,z 7U2O  
  { lu~<pfg  
Left l; !S6zC >  
  OW}ny  
public : * E$&  
Ql`N)!  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^0oOiZs  
P)7:G?OTx  
template < typename T > [D/q  
  struct result_1 (jj=CLe  
  { @smjXeF o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 'ii5pxeNI  
} ; v|DgRPY  
{O24:'K&  
template < typename T1, typename T2 > ?K5S{qG'O  
  struct result_2 3zC<k2B  
  { IRWVoCc9/\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !vd(WKq  
} ; #8xP,2&zf  
jL^3/0"o  
template < typename T1, typename T2 > Sfl. &A(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const eI20)t`j  
  { ,O`a_b]  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2'>  
} &E& _Z6#  
},r9f MJ  
template < typename T > =r1-M.*a.M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b!lS=zIN  
  { yLpsK[)}\  
  return OpClass::execute(lt(t)); t4Q&^AC  
} 2~ [  
Q)mYy  
} ; Hl"^E*9x  
$"e$#<g  
<m"fzT<"  
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 9(-f)$u  
好啦,现在才真正完美了。 TzSEQ S{  
现在在picker里面就可以这么添加了: B>]4NF\)H9  
:{ 8,O-  
template < typename Right > :OEovk(`  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const g"}j  
  { #(Xv\OE  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); rS|nO_9f  
} %]"eN{Uvn  
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。 O su 75@3  
NflwmMJ  
4tA`,}ywPq  
?1afW)`a.v  
L9Z\|L5  
十. bind u.yjk/jF  
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 [Q jl*  
先来分析一下一段例子 +,q#'wSQG  
o;[cApiQ,2  
qk}Mb_*C)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 52P^0<Wq  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2G&H[`  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]39])ul  
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。 tNf_,]u  
我们来写个简单的。 rds 4eUxe  
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'iBEm  
对于函数对象类的版本: GeFu_7u!|  
y F;KyY{  
template < typename Func > oK@_  
struct functor_trait `p#u9M>  
  { /Z1>3=G by  
typedef typename Func::result_type result_type; WQ1K8B4  
} ; ]|8*l]oc  
对于无参数函数的版本: 9i`MUE1Sh  
EUmbNV0u  
template < typename Ret > .22}= z  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =`EVg>+^  
  { X,`^z,M%I  
typedef Ret result_type; (.~,I+Cz'  
} ; y.aeXlc[  
对于单参数函数的版本: vSv:!5*  
:F.eyA|#@G  
template < typename Ret, typename V1 > [P3 Z"&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) >  K)P].htw  
  { .2f0e[J  
typedef Ret result_type; Ih_=yk  
} ; >>.4@  
对于双参数函数的版本: 1Gp| _8  
= KJ_LE~)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > rodr@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ? oQ_qleuo  
  { GmdS~Fhp  
typedef Ret result_type; "ZR^w5  
} ; O[5u6heNMr  
等等。。。 xG8z4Yu   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy `{+aJ0<S  
"%dok@v  
template < typename Func > G|LcTV  
struct func_return iUOGuiP  
  { 4>Y\Y$3  
template < typename T > 9t"/@CH{  
  struct result_1 ;T|hNsSt  
  { 9V?:!%J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; te b/  
} ; )(DX]Tr`  
;hkzL_' E)  
template < typename T1, typename T2 > ^cI 0 d,3=  
  struct result_2 ~Aoo\fN_U  
  { [' cq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; m:C|R-IL  
} ; dL|*#e  
} ; I7HP~v~  
]oE:p  
?T7ndXX  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 y R_x:,|g  
r=:o$e  
template < typename Func, typename aPicker > #2Z\K>L  
class binder_1 0RkiD8U5  
  { *S\/l-D  
Func fn; w<G'gi]  
aPicker pk; Sj9NhtF]f  
public : 1ZRSeh  
I>%@[h,+  
template < typename T > [a\>"I\[  
  struct result_1 lPOcX'3\  
  { N-<m/RS  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; tjt#2i8/  
} ; )NCSO b  
U Y')|2y 5  
template < typename T1, typename T2 > ?%wM8?  
  struct result_2 )+v' @]r  
  { `ILO]+`5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; VQ'DNv| 9  
} ; YMIX|bj6Y  
|c3Yh,Sv  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  mIkc +X  
Bw8&Amxx:  
template < typename T > s5D<c'-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ma7@vD  
  { Kk<MS$Ov  
  return fn(pk(t)); ?R\:6x<  
} :}}~ $$&  
template < typename T1, typename T2 > z\r|5Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6/&aBE=  
  { \<4Hp_2?  
  return fn(pk(t1, t2)); Gw0MDV&[  
} 1)N{!w`  
} ; XbL\l  
+Rb0:r>kU  
HE>sZ;  
一目了然不是么? 7(< z=F  
最后实现bind Mg}8 3kS  
n;,>Fv  
- |j4u#z  
template < typename Func, typename aPicker > #E#.`/4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) u=9)A9  
  { sCw X|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); L#X!.  
} >djTJ>dl_u  
a>/cVu'kz  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ! fSM6Vo  
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。 )OgQ&,#  
KWB;*P C^  
十一. phoenix gBCO>nJws  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: p.J+~s4G  
Nq=r404  
for_each(v.begin(), v.end(), sU }.2k  
( X`E3lgfqT  
do_ Bm&%N?9  
[ BO 3%p  
  cout << _1 <<   " , " BV`,~n:  
] "8|a4Y+F  
.while_( -- _1), r:*0)UZlD  
cout << var( " \n " ) Z UCz-53  
) hJcN*2\:  
); J SOgq/\  
pHkhs{/X  
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: S0uEz;cE  
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 _Bhm\|t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 07:N)y,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: W nLMa|e  
GDMg.w 4Yk  
+bv-!rf  
template < typename Cond, typename Actor > x!@P|c1nKC  
class do_while L&s|<<L  
  { 6 s$jt-bH  
Cond cd; !04zWYHo  
Actor act; !^EdB}@yS  
public : `[*nUdG  
template < typename T > 4v("qNw#  
  struct result_1 I/ q>c2Pw$  
  { h72#AN  
  typedef int result_type; ?U;KwS]%  
} ; D)*OQLHW  
}F~4+4B^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ZC\&n4~7  
^`&?"yj<z  
template < typename T > M((]> *g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ueM[&:g&MU  
  { Q-:IE T  
  do 2UF ,W]  
    { UD@u hL  
  act(t); Bh\>2]~@a  
  } ue;o:>G  
  while (cd(t)); :~1sF_  
  return   0 ; 'l| e}eti>  
} (p FPuV  
} ; j$z<wR7j0  
]$VYzE2e  
t'{\S_  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ]tzO)c)w;  
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。 S|pMX87R  
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。 Gc'CS_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。 A"`^A brm  
下面就是产生这个functor的类: TL?(0]H fe  
Q0\tK=Z/  
y ;$8C  
template < typename Actor > 4R~f   
class do_while_actor 8<VO>WA>E  
  { }95;qyQ$  
Actor act; W_##8[r(?  
public : EMV<PshW=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} aNLkkkJg<;  
D_HE!fl  
template < typename Cond > o?Wp[{K  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2'38(wXn#  
} ; NX?IM8\t  
p..O;_U  
u9:+^F+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;0R>Dg  
最后,是那个do_ _7O;ED+  
1%;o-F@  
aa'u5<<W  
class do_while_invoker VGVZ`|  
  { XYOPX>$T  
public : ]7d~,<3R  
template < typename Actor > } +@H&}u  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~is$Onf99#  
  { t~l uBUF  
  return do_while_actor < Actor > (act); Zw)*+> +FV  
} TH`zp]0  
} do_; Q UQ"2oC  
lO)0p2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8+L,a_q-  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 rT2gX^Mj&  
最后来说说怎么处理break和continue `v1Xywg9P  
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。 Vu%XoI)<KY  
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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