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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda vCE1R]^A.]  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 `[vm{+i  
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, Y Gb&mD  
_bp9UJ  
/L,VZ?CmtK  
V<f76U)  
  class filler C]{:>= K  
  { Bd8,~8  
public : "Xq.b"N{*  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yj!4L&A  
} ; 5N=QS1<$5  
KrNu7/H  
=#qf0  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: f{=0-%dA  
nY7 ZK  
kae &,'@JF  
kI5`[\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); fv?vO2nj  
bL>J0LWQ  
(h;4irfX  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "0al"?  
}lZfZ?oAz  
~Xa8\>  
U2  0@B`<  
二. 战前分析 D;%(Z!  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *T(z4RVg  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ~3YN;St-  
hiKgV|ZD  
0Q]@T@F.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #Fx$x#Gc@y  
  /* --------------------------------------------- */ nZ>8r  
vector < int *> vp( 10 ); .6I*=qv)NA  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'xO5Le(=M  
/* --------------------------------------------- */ tz{W69k+  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,A`.u\f(:  
/* --------------------------------------------- */ 04eE\%?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a#i;*J  
  /* --------------------------------------------- */ &m@~R|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); UOTM>d1P  
/* --------------------------------------------- */ JWHKa=-H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *$uj)*5,  
&gdtI  
2u0C ~s  
G,+-}~$_  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7]}n 0*fe  
1._1, _2是什么? r q2]u  
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。 o&tETJ5Bhe  
2._1 = 1是在做什么? [v7)xV@c  
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。 * !4r}h`  
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。 <3aiS?i.h  
wvH=4TT=w"  
p$r=jF&  
三. 动工 m0XdIC]s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O6nCu  
y7[D9ZvZ  
]Puu: IG  
 j6zZ! k  
template < typename T > ~N{ 7  
class assignment oqu; D'8  
  { ]xhZJ~"@u  
T value; 5[^pU$Y  
public : N7/eF9  
assignment( const T & v) : value(v) {} FdT@}  
template < typename T2 > \UKr|[P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ~zEBJgeyh  
} ; @9yY`\"ed  
XE/K|o^Hp  
.Y;ljQ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5v&mK 5zZ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8t{-  
d9'gH#f?  
nJEm&"AI  
u 3&9R)J1  
  class holder lJe=z  
  { 9NX/OctFa'  
public : nYfZ[Q>v  
template < typename T > } v#Tm  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 1trk  
  { N{6 - rR  
  return assignment < T > (t); ?Q`u\G3.m  
} (]*otVJ  
} ; *|Cmm>z"7  
}Xn5M&>?  
Gag=GHG  
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: e;Iz K]kP  
!nPwRK>  
  static holder _1; uif1)y`Q$C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 &f2'cR  
t-, =sV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #q[k"x=c  
而不用手动写一个函数对象。 -F&4<\=+  
'?WKKYD7N  
@Yv+L)  
}ioHSkCD  
四. 问题分析 znNJ?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 }]i re2j8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \NIj&euF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'a}<|Et.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U{^~X_?  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G)vq+L5%  
;r**`O  
五. 问题1:一致性 .Xq4QR .  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| zcn> 4E)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 :Adx7!6  
9_~[  
struct holder 5)IJ|"]y  
  { G;^},%<  
  // 1WArgR  
  template < typename T > }ZP;kM$g  
T &   operator ()( const T & r) const 3bCb_Y  
  { sYt\3/yL'  
  return (T & )r; Py&DnG'H  
} o~ v   
} ; Z9TUaMhF  
yu<'-)T.?  
这样的话assignment也必须相应改动: r)9&'m.:  
Y,?!"  
template < typename Left, typename Right > *5kQ6#l  
class assignment gM0^k6bB8  
  { Z#J cN quM  
Left l; fmDn1N-bG  
Right r; m'L7K K-Y)  
public : $r>\y (W  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]VYv>o`2  
template < typename T2 > a!_vd B  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } AGH7z  
} ; {*X8!P7C  
5W T^;J9V  
同时,holder的operator=也需要改动: APfDy  
,wI$O8"!j  
template < typename T > eHjna\C  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ps0 g  
  { '1$#onx  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); tt|v opz  
} #P)7b,3pe  
v7V.,^6+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 %(9BWO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T:/68b*H\:  
))pp{X2m  
return l(rhs) = r; ;yc|=I ^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 P,(Tu.EPk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: .7BB*!CP  
Ap{2*o  
template < typename Tp > .g|D  
class constant_t r*n_#&-7  
  { U%Igj:%?;`  
  const Tp t; R)%1GG4  
public : d1MVhE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} R^fk :3  
template < typename T > C:]&V*d.v4  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const !A.Kb74  
  { Bn[5M [  
  return t; a^9-9*  
} A? =(q  
} ; ~7N>tjB  
j3!]wolY  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 F$Cf\#{3  
下面就可以修改holder的operator=了 rCwjy&SuU^  
xk1pZQ8c  
template < typename T > vd4}b>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JD\:bI  
  { .] S{T  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M5SAlj  
} W6Os|z9&|  
jY]hMQ/H  
同时也要修改assignment的operator() ^:b%Q O  
lS`hJ:  
template < typename T2 > c'9-SY1'~  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~(TS>ck@  
现在代码看起来就很一致了。 -PHVM=:  
([-xM%BI6  
六. 问题2:链式操作 ` "Gd/  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'qosw:P  
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。 9w-V +Nf  
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。 67uUeCW  
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。 #+1*g4m~B  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct hL\gI(B  
7p}.r J54  
template < typename T > hRn[ 9B  
struct result_1 Min^EAG@  
  { kEM5eY  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /Z:\=0`  
} ; w$JG:y#  
AZmABl  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]-o0HY2  
zc QFIP  
template < typename T > T)IH4UO  
struct   ref =] R_6#  
  { FFTh}>>  
typedef T & reference; ub |tX 'o  
} ; uvo2W!  
template < typename T > wvAXt*R  
struct   ref < T &> {DPobyvwFk  
  { Z4\$h1tl  
typedef T & reference; *"N756Cj  
} ; 83*"58  
bg\~"  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e]\{ Ia  
\Rc7$bS2H  
template < typename T > 0K -jF5i$`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const GS^U6Xef  
  { ;cBFft}D  
  return l(t) = r(t); D0?l$]aE  
} QI@!QU$K&  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 6?U2Et  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *KP 60T  
+tz^ &(  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 W s!N%%g  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: gi;#?gps  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 pZR KM<k  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 }.<%46_Z-  
最后的布局是: #D"fCVIS  
                Add kve{CO*  
              /   \ xF*C0B;QL  
            Divide   5 )-FQ_K%  
            /   \ 7Zl- |  
          _1     3 @P:  
似乎一切都解决了?不。 ;mV,r,\dH  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 28L3"c  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 gIR{!'  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: L3 M]06y  
iP1u u  
template < typename Right > PgZ~of&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :('7ly!h  
Right & rt) const 1!RD kZw e  
  { ' vO+,-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ET4 C/nb  
} 8H_3.MK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 B$b'bw.  
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。 !*wK4UcX"  
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。 6KmF 9  
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。 vVF#]t b|  
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。 5-|fp(Ww_W  
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? jyPY]r  
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: >a98 H4  
/U[Y w)  
template < class Action > -b-Pvw4  
class picker : public Action zO`54^  
  { _N~h#(  
public : 4.bL>Y>c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =V:rO;qX+@  
  // all the operator overloaded (6p 5 Fo  
} ; )+[IR  
Fs7/3  
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。 &#Sg1$/+  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: V ^=o@I  
=8 d`qS"  
template < typename Right > }' `2C$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const w}pFa76rm  
  { P-ma~g>I  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $H^hK0?'  
} V 0R;q  
=vBxwa^  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Bsw5A7,-  
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。 s,ZJ?[/  
uD_|/(  
template < typename T >   struct picker_maker T$13"?sr=  
  { |SXMd'<3`Z  
typedef picker < constant_t < T >   > result; '6u;KIG  
} ; q%#dx4z&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > sj003jeko  
  { nGGYKI  
typedef picker < T > result; v]gJ 7x  
} ; gPY2Bnw;l  
<T:u&Ic  
下面总的结构就有了: a9}cpfG=)  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 T>d-f=(9KH  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 R`Hyg4?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 LX4S}QXw  
至此链式操作完美实现。 HgE^#qD?  
K~AQ) ]pJI  
]~CG zV  
七. 问题3 mZJ"e,AY  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 s$J0^8Q~i  
2J9_(w  
template < typename T1, typename T2 > lM"@vNgK  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )Ve?1?s '8  
  { '>_'gR0O  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); t.c XrX`k  
} _kl.zw%  
#rqLuqw  
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: !6\{q M  
)U e9:e  
template < typename T1, typename T2 > l~Hs]*jm  
struct result_2 v/\l  
  { HlgF%\@a+U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; U)=?3}s(  
} ; xR q|W4ay  
wlKfTJrn&  
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? p E lF,Y  
这个差事就留给了holder自己。 DzYi> E:*  
    /=A^@&:_#  
XLz>h(w=  
template < int Order > u)y6$  
class holder; )8p FPr  
template <> 6%~ Z^>`N  
class holder < 1 > v1<3y~'f  
  { LJ`*&J   
public : R}>xpU1  
template < typename T > g"c\ouSY  
  struct result_1 Hly2{hokq  
  { n.n;'p9t@  
  typedef T & result; xDG8C39qrs  
} ; zMxHJNQ\D  
template < typename T1, typename T2 > _so\h.lt  
  struct result_2 s'qd%JxD  
  { zBtlkBPu  
  typedef T1 & result; WM$}1:O  
} ; '`&gSL.1a@  
template < typename T > .w/w] Eq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4qXO8T#~J=  
  { }m0* w3  
  return (T & )r; {fFZ%$  
} S#_g/3w  
template < typename T1, typename T2 > 4<[,"<G~3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =+;l>mn?O  
  { 2kb<;Eh`G  
  return (T1 & )r1; EKo!vie G  
} #{KYsDtvx  
} ; /5 yjON{  
0=O(+ yi  
template <> +A%|.;  
class holder < 2 > p)v|t/7  
  { Ey96XJV  
public : Tq{+9+  
template < typename T > t66Cx  
  struct result_1 YbAa@Sq@  
  { Wd "<u2  
  typedef T & result; 1oU/gm$7\q  
} ; 8 p D$/  
template < typename T1, typename T2 > OBY^J1St  
  struct result_2 HXV4E\JA  
  { :Y wb  
  typedef T2 & result; *{WhUHZF  
} ; Nl/^ga  
template < typename T > ls[0X82F  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;IyA"C(i  
  { $O nh2 ^  
  return (T & )r; #<h//<  
} {BV0Y.O  
template < typename T1, typename T2 > 3Ye{a<ckK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ;::]R'F[  
  { zm>^!j !  
  return (T2 & )r2; g{ ()   
} V[DiN~H  
} ; d{/#A%.  
}ejZk bP  
Lf 0X(tC  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 6LRvl6ik  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: {$>Pg/  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c'|](vOd]  
N 2XL5<  
return l(i, j) = r(i, j); E P3Vz8^  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Q DVk7ks  
uH{oJSrK  
  return ( int & )i; n2A ; `=  
  return ( int & )j; i(qZ#oN  
最后执行i = j; G)8v~=Bv  
可见,参数被正确的选择了。 BH#C<0="  
V^ fGRA  
8XYD L] I'  
XY!{g(  
nG},v%  
八. 中期总结 B15O,sL&W  
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: vz yNc'  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oBRm\8 2|  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 T3G/v)ufd  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qP;{3FSkAF  
K#l  -?  
. QQ?w  
-t%{"y  
BP[CR1Gs  
sd]54&3A  
九. 简化 &?/N}g@K  
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。 ,#E3,bu6_4  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9<t9a f\.>  
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: Ei{(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 IS,zy+w  
  +-*/&|^等 Hi; K"H]x1  
2. 返回引用。 #MhNdH#  
  =,各种复合赋值等 |t4Gz1"q=8  
3. 返回固定类型。 ~t{D5#LVHa  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) l~]hGLviJE  
4. 原样返回。 t4f (Y,v  
  operator, U{T[*s  
5. 返回解引用的类型。 ~rgf{oGz  
  operator*(单目) w8 ?Pb$Fe  
6. 返回地址。 C1X}3bB  
  operator&(单目) &Pu+(~'Q  
7. 下表访问返回类型。 ]> nPqL  
  operator[] ruZYehu1W  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 pT("2:)x  
  operator<<和operator>> v2/yw,  
.abyYVrN4?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 dV5PhP>6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: [kPD`be2#  
&_"ORqn&  
template < typename Left > ;\<""Yj@l  
struct value_return ^~ Ekg:`  
  { d>lt  
template < typename T > zWy ,Om8P  
  struct result_1 FWuw/b$  
  { i/NDWVFD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <e;jW K  
} ; f'1(y\_fb  
{I4%   
template < typename T1, typename T2 > xLA~1ZSVJw  
  struct result_2 )HEfU31IC  
  { MQwIPjk8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X.s*>'  
} ; JDkCUN5  
} ; "Owct(9  
&svx@wW  
7e1dEgn  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 'z)hG#{I  
:%N*{uy  
下面我们来剥离functor中的operator() y|^EGnaE  
首先operator里面的代码全是下面的形式: *~c qr  
ERF,tLa!  
return l(t) op r(t) ar Q)%W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) kB8 Mi  
return op l(t) /dLA`=rZx  
return op l(t1, t2) C`)_i3 ^  
return l(t) op gc##V]OD  
return l(t1, t2) op 7skljw(  
return l(t)[r(t)] _l<mu?"  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y=w`w>%  
{J2#eiF  
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: "# 2pT H~  
单目: return f(l(t), r(t)); flP>@i:e6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); h}h^L+4  
双目: return f(l(t)); b4 CF`BG  
return f(l(t1, t2));  r@k"4ce-  
下面就是f的实现,以operator/为例 _w z2  
-j&Vtr  
struct meta_divide 8.yCA  
  { 1fY>>*oP  
template < typename T1, typename T2 > jJia.#.Ze  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ZYa\"zp-  
  { b,Ke>.m  
  return t1 / t2; ^LVk5l)\>g  
} 4d`+CD C  
} ; } Gr&w-v  
MU1E_"Z)  
这个工作可以让宏来做: i6Qb[\;  
zT7"VbP  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O#EqG.L5  
template < typename T1, typename T2 > \ :3^dF}>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; rLzW`  
以后可以直接用 cKjRF6w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) #by Jqy&e  
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 59 <hV?  
(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。。。) =((yWn+t  
Blk}I  
rslvsS:  
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 c<4F4k7  
q@l(Qol  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]-:6T0JuS  
class unary_op : public Rettype _Yq@FOu  
  { BvK QlT  
    Left l; -bS)=L  
public : fu R2S70d  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} }pawIf4V  
3vW4<:Lgy  
template < typename T > Kkv<"^H  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %;|0  
      { S^N {wZo  
      return FuncType::execute(l(t)); 2*2:-o cl$  
    } %e? fH.)  
0<.R A%dj  
    template < typename T1, typename T2 > .Djta|puu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zN!j%T.e  
      { Qxa{UQh}9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); }x:f%Z5h  
    } Ef@,hX  
} ; cb$-6ZE/  
vt1lR5  
y1pu R7  
同样还可以申明一个binary_op Vn|1v4U!  
lV6dm=k  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jc:s` 4  
class binary_op : public Rettype ?*u*de[,  
  { gl7|H&&xV  
    Left l; rv7{Ow_Y  
Right r; 3BQ!qO17^d  
public : ?LP9iY${  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} L{&U V0q!  
~*.-  
template < typename T >  P_Hv%g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const d~9!,6XM  
      { 1G^#q,%X_v  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ae+*=,  
    } o{WyQ&2N  
HM9fjl[  
    template < typename T1, typename T2 > ~E5z"o6$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]! *[Q\  
      { $8~e}8dt|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e'9r"<>i  
    } L{fFC%|l2L  
} ; I5ZqBB  
gm)@c2?.  
#0Ds'pE-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  jN*:QI  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8|^CK|m6*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) YN/ }9.  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Rl~T$ Ey  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! {y)s.b~JB  
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。。。 |CFRJN-J"  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /~p+j{0L3W  
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) {w6/[ -^  
下面是修改过的unary_op !ZXUPH  
cmwPuK$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 1GCzyBSbb  
class unary_op dtt~ Bd  
  { eOT+'[3"  
Left l; RW'nUL?_\  
  5*g]qJF  
public : xg@NQI@7   
5s{j = .O  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y"g.IK`V  
Fg]?zEa  
template < typename T > I0'WOV70  
  struct result_1 ;E^K.6  
  { Ta=s:trP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; /#NYi,<{X  
} ; ~ Heb1tl ;  
2S[-$9  
template < typename T1, typename T2 > y] oaO+  
  struct result_2 PUJ2`iP1^3  
  { G"5D< ]  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; t&q N: J  
} ; T4/fdORS  
n{0Ld - zH  
template < typename T1, typename T2 > C BYX]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 75T_Dx(H  
  { ji1HV1S  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'wasZ b<^  
} Df =dt  
h Ov={:  
template < typename T > rHge~nY<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #hfuH=&oh  
  { 6DTTV66  
  return OpClass::execute(lt(t)); ocbB&  
} sAn0bX  
^$>XW\yCs  
} ; j1q[2'  
=;a!u  
7tM9u5FF  
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 g>0XxjP4  
好啦,现在才真正完美了。 gJiK+&8I  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?^mi3VM  
,C.:;Ime({  
template < typename Right > )5j;KI%t  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ]?1Y e8>Y<  
  { 0 S_':r   
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); , ^F)L|  
} 4D%9Rc0 G  
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。 #PDf,^  
)0vU k  
W!blAkM%i  
unJid8Lo  
EpS(o>'  
十. bind +x? #DH-  
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。 aV o;~h~  
先来分析一下一段例子 /&& 2u7*  
etT +  
4U LJtM3  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zh@4_Z9n!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *<|~=*Ddf  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Q%X:5G?  
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。 :uU]rBMo  
我们来写个简单的。 6,V.j>z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: u@:=qd=\  
对于函数对象类的版本: 4acP*LkkQ  
$,z[XM&9)  
template < typename Func >  9:K  
struct functor_trait /q*Qx )y+1  
  { m&8U4uHN  
typedef typename Func::result_type result_type; K 8yyxJ  
} ; l7D4`i<F  
对于无参数函数的版本: :Z*02JwK  
YQB]t=Ha  
template < typename Ret > 'EH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~' Qpf 8)  
  { mNBpb}  
typedef Ret result_type; "$,}|T?Y`  
} ; RB$ 8^#  
对于单参数函数的版本: "PDSqYA  
x=)30y3*;  
template < typename Ret, typename V1 > ]'  "^M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A Eyr_!G,  
  { S#0|#Z5qD  
typedef Ret result_type; I%zo>s6  
} ; t UAY]BJ*s  
对于双参数函数的版本: 1,;qXMhK`;  
*C:q _/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > WKYA9BaR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 31o7R &v  
  { <+i`W7  
typedef Ret result_type; \A~I>x  
} ; L[[H&#\  
等等。。。 IpaJ<~ p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9OJ\n|,(  
dPdHY&#`  
template < typename Func > K~hlwjrt  
struct func_return ^x1D]+  
  { ][$$  =  
template < typename T > !f]3Riw-=,  
  struct result_1 hoD[wAC  
  { WG[0$j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .D2ub/er  
} ;  V\7u  
t"74HZO >  
template < typename T1, typename T2 > 7zk m  
  struct result_2 aid)q&AcQ  
  { !E>3N:  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; v'Py[[R  
} ; ;uo|4?E:\(  
} ; Y8CYkJTAD-  
8'_ ]gfF  
PQ!?gj  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ABYW1K=  
6V_5BpXt  
template < typename Func, typename aPicker > !\|@{UJk/  
class binder_1 @Oc}\Rg  
  { ne~#{q  
Func fn; E":":AC#  
aPicker pk; /)<7$  
public : K]azUK7  
#(}_2x5  
template < typename T >  u^eC  
  struct result_1 _xwfz]lb+  
  { cngPc]?N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Fl(ZKpSZU  
} ; k/rkJ|i+p  
pDS4_u  
template < typename T1, typename T2 > M]:B: ;  
  struct result_2 i*rv_G|(Zj  
  { w5G34[v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -kS5mR  
} ; /]58:euR  
)uJ`E8>-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} \}&w/.T  
hzVr3;3Zn  
template < typename T > X~VZ61vNu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S^_yiV S  
  { Zl/+HU~  
  return fn(pk(t));  ]@ 0V  
} HUX+d4sg  
template < typename T1, typename T2 > , Vr6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ol>=tk 8}  
  { 3Jit2W4  
  return fn(pk(t1, t2)); C/#/F#C  
} BU .G~0  
} ; )CU(~s|s  
Xc<9[@  
{i?K~| h  
一目了然不是么? jDR\#cGrZ  
最后实现bind Wsz9X;  
3Q6#m3AWY  
pfIvBU?  
template < typename Func, typename aPicker > 0;`PHNBq  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +1A<kJ  
  { z(a:fL{/XG  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $a]dxRkz  
} r F - yD1  
VdrF=V&] O  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Z ISd0hV  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 'S ;vv]}Gs  
DA\O,^49h  
十一. phoenix 3`I_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 1 1'Tt!  
6ns_4, e  
for_each(v.begin(), v.end(), :H 7 "W<  
( 43fA;Uc{Y`  
do_ ]+S QS^4  
[ IVKE dwA  
  cout << _1 <<   " , "  )BB a  
] U3QnWPt}>  
.while_( -- _1), @ vudeaup  
cout << var( " \n " ) YEj U3^@  
) mLqm83  
); 2y,wN"qH*  
cPYQ<Y=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: &!Vp'l\9  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor /J:j'6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 |^&e\8>.  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  Q.yoxq  
`XP Tf#9j  
%Z|*!A+wN5  
template < typename Cond, typename Actor > c9'b `#'  
class do_while x@)u:0  
  { #Ba'k6b  
Cond cd; j.*}W4`Q_  
Actor act; |d8o<Q  
public : (@9-"W  
template < typename T > R!ij CF\  
  struct result_1 #e[5O| V~  
  { 7y&`H  
  typedef int result_type; xOH@V4z:  
} ; G.8ZISN/  
 LvaF4Y2v  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 2vLn#  
HV?@MBM  
template < typename T > !% Md9Mu!o  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pe8MG(V  
  { !xSGZ D=AD  
  do MG|NH0k  
    { 3$TpI5A  
  act(t); Wk?XlCj  
  } uWSG+  
  while (cd(t)); AiuF3`Xa  
  return   0 ; uzOZxW[e  
} 9ZwhC s O  
} ; ]4PG[9J@  
/$E1!9J  
LF8B5<[O  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8@!SM  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 !Qy3fs  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 e2>gQ p/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 Z=ho7i  
下面就是产生这个functor的类: Rh39x-`Z  
a,X3=+_K  
C M(g4fh  
template < typename Actor > Z"A:^jZ<s  
class do_while_actor 1cPi>?R:  
  { ]0o78(/w2  
Actor act; }wn GOr  
public : 9,4a?.*4~  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} /%~`B[4F  
U7O2.y+  
template < typename Cond > LGK}oL'  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; U^.$k-|k  
} ; *fl1 =Rfr  
{Tx+m;5F  
r]TeR$NJ  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &#~yci2{  
最后,是那个do_ { aU~[5L3(  
u4%-e )$X  
UJO+7h'  
class do_while_invoker "w N DjWv  
  { y2)~ljR  
public : 9+pnpaZB0  
template < typename Actor > ${ e{#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Fm:Ri$iT  
  { qz?9:"~$C  
  return do_while_actor < Actor > (act); $H?v  
} N'IzHyo.  
} do_; u)%J5TR.Y  
M.qE$  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? thLx!t  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 a! gj_  
最后来说说怎么处理break和continue ^UmhSxQ##  
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。 ^Ycn&`s  
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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