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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ,',  S  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6!F@?3qCyg  
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, 2IMU &  
7\(m n$  
0 PdeK'7  
VZveNz@]r  
  class filler YA+jLy6ZL  
  { l$[7 pM[  
public : gR5 EK$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Nk JOD3>U  
} ; FR*CiaD1  
wPr9N}rf  
RBOb/.$  
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: ,s ` y  
t+9[ki  
6=pE5UfT  
|ty?Ah,vb  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~L>86/hP,N  
=6+99<G|%M  
L^zh|MEyzk  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 hsT&c|  
T--%UZD]W  
?z <-Ww  
JypP[yQ  
二. 战前分析 " Zx<hL*  
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。 `23][V  
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 9UVT]acq  
aj,o<J  
1;DRcVyS+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >x3lA0m  
  /* --------------------------------------------- */ *G7cF  
vector < int *> vp( 10 ); 2gZ nrU  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); HTv#2WX  
/* --------------------------------------------- */ #0hqfs  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qE|syA9  
/* --------------------------------------------- */ x$bUd 9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7(oA(l1V  
  /* --------------------------------------------- */ X:I2wJDs\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  jr_z ?  
/* --------------------------------------------- */ f0j]!g  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <hj2'd U  
GmaNi  
lG Bg8/[  
#9Jr?K43  
看了之后,我们可以思考一些问题: <,rOsE6  
1._1, _2是什么? O`@- b#  
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。 =<#G~8WYz  
2._1 = 1是在做什么? oP9 y@U  
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。 ?Pp*BB,*y  
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。 IVkB)9IW  
z#ki# o  
*z)gSX  
三. 动工 ,[t? $Cy ;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: "M!m-]  
6 Bdxdx*zt  
UAT\ .  
9cUa@;*1  
template < typename T > $A-X3d;'\/  
class assignment biU_ImJ>0  
  { |Tc4a4jS  
T value; zL9~gJ  
public : $+_1F`  
assignment( const T & v) : value(v) {} =>B"j`oR  
template < typename T2 > y`j=(|DV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } vq^';<Wh.  
} ; *i^$xjOa  
]K*R[  
jx}'M$TA  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Kx&" 9g$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4xr^4\ lk  
JO0o@M5H  
E:ci/09wD  
GCq4{_B\Q  
  class holder L!zdrCM  
  { Q}OloA(+  
public : Z\EA!Cs3  
template < typename T > 8cG`We8l&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Vub6wb<G[  
  { +(92}~RK  
  return assignment < T > (t); A8{ xZsH  
} LUId<We  
} ; cS7\,/4S  
kj[box N  
WV.hQX9P  
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: DAP/  
} O $]xB  
  static holder _1; y|KQ`;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h=gtuaR4  
VOM@x%6#c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 );  MiIxj%,(  
而不用手动写一个函数对象。 2Kz$y JTp  
!ess.U&m'  
V%PQlc.X  
?o?$HK   
四. 问题分析 (C#0 ML  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 >MN"87U6  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?%UiW7}j';  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 oJr+RO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 e4SS'0|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 xxvt<J  
4S ~kNp$  
五. 问题1:一致性 o]Ne|PEpO  
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?| Y;_F,4H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 &BrFcXF  
a;Y:UwD9*  
struct holder )Bn }|6`  
  { k}H7bZug  
  // aH?Ygzw  
  template < typename T > '~K]=JP  
T &   operator ()( const T & r) const KFHZ3HZ:>  
  { T=tW'tlT\v  
  return (T & )r; =3QhGFd  
} (b//YyqN  
} ; ub-e!{  
FEu"b@v  
这样的话assignment也必须相应改动: g/!MEOVx  
UIyLtoxu  
template < typename Left, typename Right > %p )"_q!ge  
class assignment $Y_S`#c@i  
  { QJ;dw8  
Left l; 7 uL.=th'  
Right r; SA}Dkt&,  
public : Od~uYOL/B  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} */aQ+%>jf  
template < typename T2 > G6zFQ\&f  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ^C ~Ryw7  
} ; U@y)x+:  
+5*bU1}O  
同时,holder的operator=也需要改动: fEXFnQ#  
mz6]=]1w  
template < typename T > 9X 4[Zk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const @ewaj!  
  { 2e%\aP`D2  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *cXq=/s  
} ZBpcC0 z  
5H XF3  
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。 vRC >=y*=  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &lSNI5l  
,4t6Cq!  
return l(rhs) = r; s0;a j<J  
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。 InbB2l4G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UzaAL9k  
TU^ZvAO&  
template < typename Tp > 4z( B`t~7  
class constant_t g{6jN  
  { oio{@#DX`  
  const Tp t; ik o>G  
public : #z.n?d2Gd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} S._2..%G  
template < typename T > s=(q#Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HL4=P,'  
  { 3pvqF,"~D  
  return t; 4!!PrXE  
} Zw0KV%7hD  
} ; ]dNNw`1\V  
 d=^QK{8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jk>vn+q8P^  
下面就可以修改holder的operator=了 5s3QN{h8  
yPtE5"(o  
template < typename T > K*T^w3=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const tW|0_m>{  
  { /-FV1G,h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Itr 4 Pr  
} #%nV\ Bl  
T,9q~*"  
同时也要修改assignment的operator() T(x@ gwc  
L5x;# \#p  
template < typename T2 > WyatHC   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ?K7uy5Y  
现在代码看起来就很一致了。 r6uN6XCM  
u:|^L]{  
六. 问题2:链式操作 qH4|k 2Lm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 g&y (-  
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。 <A Hzs  
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。 R;Dj70g  
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。 ;LP3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Wjl2S+Cc  
Dch\k<Te  
template < typename T > o0`']-)*2  
struct result_1 6?[P^{GpH  
  { IxuK<Oe:O  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; rIFW1`N}i  
} ; o!+%|V8Y  
D(']k?  
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: bKsjbYuo  
a`xAk ^w+  
template < typename T > 8]`#ax 5  
struct   ref .c}+kHv  
  { hJ`Gu7  
typedef T & reference; vx($o9  
} ; I m I$~q'  
template < typename T > a r8iuwfZ  
struct   ref < T &> gyAJ#N|  
  { [G$#jUt/O  
typedef T & reference; Rmmu#-{Y  
} ;  4t(/F`  
.o`Io[io  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: o+=wQ$"tP  
o 7kg.w|  
template < typename T > #&kj>   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const /J-'[Mc'D[  
  { xkRMg2X.>9  
  return l(t) = r(t); RN-gZ{AW  
} 1i$VX|r  
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。 7\%JJw6h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %f&Y=  
HBe*wkPd  
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 uT, i&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [5L?#Y  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1-E6ACq  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i,ZEUdd*_  
最后的布局是: 2k<#e2  
                Add 7OmT^jV2  
              /   \ >R]M:Wx  
            Divide   5 V4jMx[   
            /   \ _N|%i J5  
          _1     3 Ga02Zk  
似乎一切都解决了?不。 #<[&Lw  
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。 !0?o3,of-  
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。 rmA?Xlh\  
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: ,L-/7}"VHA  
<!RkkU& 6  
template < typename Right > 34!.5^T  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KX9IC 5pR  
Right & rt) const qI7KWUR  
  { j H2)8~P  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -(?/95 Y  
} P _fCb  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 w~v6=^  
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。 qzNb\y9G  
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。 Jyg1z,B <  
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。 ?SgFD4<~P  
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。 WeRDaG  
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? AVD hgJv  
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: M^oL.'  
xP'0a  
template < class Action > <$-^^b(y  
class picker : public Action hT-^1 :N  
  { _Sd^/jGpU  
public : )-!)D  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~xxq.rL"  
  // all the operator overloaded D^O[_/i&  
} ; %" bI2  
&2u |7U.  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 \u`P(fI!K%  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 69r%b7#  
SeXgBbGAne  
template < typename Right > 9Zl4NV&B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;6PU  
  { VI4mEq,V  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c>D~MCNxg  
} u=InE|SH  
;&J>a8B$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > | CFG<]  
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。 y%%VJ}'X!  
>gzM-d  
template < typename T >   struct picker_maker [?7QmZK  
  { m   uO.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; {2:baoG-  
} ; ?aTH<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ]pe7I P  
  { WMC^G2 n  
typedef picker < T > result; Wo&22,EB  
} ; qc,EazmU  
,H6P%  
下面总的结构就有了: @uyQH c,V  
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。 jGo%Aase  
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。 X HJdynt/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?qsLR  
至此链式操作完美实现。 I52nQCXi  
0);5cbV7i  
-<x%  
七. 问题3 [p'2#Et  
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。 51eZfJB  
A*0X ~6W  
template < typename T1, typename T2 > K3:z5j.X  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]~  N.  
  { "Fmq$.$%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); M/W9"N[ta  
} _"Y7}A\9  
wE1GyN  
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: />Zfx.Aj6  
&#C&0f8PnD  
template < typename T1, typename T2 > r|}Pg}O  
struct result_2 )( 3)^/Xz  
  { t9<BQg  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }!fIY7gv  
} ; a+z>pV|  
p\_3g!G'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? 2|ee`"`  
这个差事就留给了holder自己。 ^~l@ _r  
    [MAPa  
z<t2yh(DF  
template < int Order > rV"3oM]Lo  
class holder; ^[[@P(e>  
template <> lv] U)p  
class holder < 1 > .sit5BX  
  { nl2Lqu1  
public : +~F>:v?Rh  
template < typename T > #"A`:bjG  
  struct result_1 5);"()g32  
  { IW n G@!  
  typedef T & result; iDDq<a.A  
} ; >j]Gz-wC  
template < typename T1, typename T2 > 9mtndTT 5u  
  struct result_2 IG}yGGn  
  { 4Kj 8 i  
  typedef T1 & result; qYe`</  
} ; .DwiIr'  
template < typename T > s'tXb=!HO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H{E(=S  
  { tAjT-CXg  
  return (T & )r; ![{/V,V]~  
} \l0!si  
template < typename T1, typename T2 > h] )&mFiE"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &/' O?HWl  
  { >9nVR  
  return (T1 & )r1; of7'?]w  
} &Pv$nMB$I  
} ; ^K[xVB(&  
5![ILa_  
template <> ,^ -%<  
class holder < 2 > ~,F]~|U7l  
  { #bGYHN  
public : # r>)A  
template < typename T > yAGQD[ih  
  struct result_1 =?Co<972Z  
  {  !N\_D  
  typedef T & result; cc=_KYZ1k  
} ; -2laM9Ed  
template < typename T1, typename T2 > }<2|6 {  
  struct result_2 v^/<2/E"?4  
  { 4Z{R36 {  
  typedef T2 & result; ?zsRs?rc0  
} ; 3:sc%IDP  
template < typename T > 1A;,"8kBd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const XH0Vs.w  
  { MftaT5  
  return (T & )r; x=K'Jj  
} a]V#mF |{  
template < typename T1, typename T2 > KvPLA{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const H^B,b !5i  
  { -{?xl*D  
  return (T2 & )r2; mOjjw_3gq  
} k=Wt57jt  
} ; *mn9CVZ(}M  
 k_^ 4NU  
p8s%bPjK  
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> >。 }7%ol&<@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: YuoErP=P  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: DKlHXEt>  
01aw+o  
return l(i, j) = r(i, j); RM%Z"pc Y6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) tg%<@U`7=  
| Cfo(]>G  
  return ( int & )i; us8ce+  
  return ( int & )j; H- WNu+  
最后执行i = j; l)KN5V  
可见,参数被正确的选择了。 SzG %%CXH_  
(7~vOWs:[  
`yhc,5M  
][OkydE  
+K=RMqM-8  
八. 中期总结 geM`O|Np  
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: sSiZG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L^s?EqLXS  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 RHu,t5,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor w3>G3=b  
H?ue!5R#L  
(a,`Y.  
%74f6\  
N'5DB[:c:  
RzB64  
九. 简化 *:l$ud  
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。 HW6Cz>WxOW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 u7p:6W  
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: 2<2a3'pG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3U?^49bJ  
  +-*/&|^等 -42 U  
2. 返回引用。 Df1eHa5-7  
  =,各种复合赋值等 zcEpywNP  
3. 返回固定类型。 </fTn_{2s8  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <PO-S\N  
4. 原样返回。 ,=%c e  
  operator, dt>!=<|k  
5. 返回解引用的类型。 Z%-uyT@a  
  operator*(单目) 6|Rj YX  
6. 返回地址。 w' 5W L  
  operator&(单目) x||b :2  
7. 下表访问返回类型。 lnxA/[`a  
  operator[] Oo\~' I  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 $i `@0+:  
  operator<<和operator>> 2[Qzx%Vp  
F<6{$YI  
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。 (ubK i[)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A_6Dol=J@  
M?$tHA~OX  
template < typename Left > 6& 9q6IIy  
struct value_return Ujly\ix`  
  {  Z\$!:  
template < typename T > S7hfwu&7F  
  struct result_1 lo >:S1  
  { nm,Tng oj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  hP 1;$  
} ; 1Imb"E  
TF,a `?c`  
template < typename T1, typename T2 > JnH5v(/  
  struct result_2 6tM@I`l  
  { .aIFm5N3?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yD ur9Qd6  
} ; ZOzyf/?.  
} ; (b1rd  
]"1\z>Hg  
j)O8&[y=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ;77q~_g$  
A'? W5~F  
下面我们来剥离functor中的operator() D-5~CK4`  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CwfGp[|}e  
![_GA)7  
return l(t) op r(t) jM(!!A jpC  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) <=~'Pd-f(  
return op l(t) "}UYsXg  
return op l(t1, t2) M$LzV}k  
return l(t) op QjUojHz%Z  
return l(t1, t2) op ;W#/;C _h  
return l(t)[r(t)] '#8;bU  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 7)3cq}]O  
}Qvoms<k  
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: wsCT9&p  
单目: return f(l(t), r(t)); ok9G9|HA  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); %6<2~  
双目: return f(l(t)); KTu&R6|  
return f(l(t1, t2)); #9hSo  
下面就是f的实现,以operator/为例 3qH`zYgh  
3_k3U  
struct meta_divide N_8L8ds5  
  { }A_>J7w  
template < typename T1, typename T2 > ~f%AbDye  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) cE]#23  
  { E;x~[MA  
  return t1 / t2; - e"XEot~  
} b(gcnSzM2  
} ; 6NqLo^ "g  
T]J#>LBd  
这个工作可以让宏来做: s((_^yf  
_N`pwxpsb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y~bGgd]T  
template < typename T1, typename T2 > \ d "vd_}P~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ('px X+  
以后可以直接用 FwGMrJW  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [Z?vC  
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 6PI-"He  
(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。。。) GB_ m&t  
a'|Dm7'4t  
UwxrYouv~@  
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 6Bm2_B  
84dej<   
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > u~d&<_Z  
class unary_op : public Rettype DK;/eZe  
  { 0CO6-&F9n  
    Left l; TS<uBX  
public : IyA8+N y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9Fh(tzz  
*Cgd?*\7  
template < typename T > *:A )j?(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Lu\zR%<  
      { KBFAV&  
      return FuncType::execute(l(t)); DWH)<\?  
    } Uyyw'Ni  
k||DcwO  
    template < typename T1, typename T2 > +#<"o#gZ  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R OQIw  
      { =<[ZFO~v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q-N.23\1  
    } KhV; />(  
} ; (Dl68]FX  
y0' "  
w8g36v*+(u  
同样还可以申明一个binary_op  0-+`{j  
Vkb&' rXw+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^i^S1h"  
class binary_op : public Rettype h@D4~(r  
  { 9?W38EF  
    Left l; ;nJCd1H  
Right r; )FqE8oN-  
public : -Q8pWtt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ptuW}"F  
~qT+sc!t  
template < typename T > 6l$o^R^D  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4.dMNqU  
      { :r/rByd'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #Y*AGxk  
    } 0\U28zbMJw  
3^us;aOr  
    template < typename T1, typename T2 > qO9_ e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <`9:hPp0  
      { )V}u1C-N  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #UJ@P Dwil  
    } Ve8`5  
} ; [P{Xg:0  
4"j5@bppJ  
}H ,A T  
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 j{P,(-  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 rd 1&?X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #PA"l` "  
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。 6CU8BDN  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! }%R6Su]y  
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。。。 xt"/e-h }  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ^j=_=Km]  
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) r/O(EW#=8  
下面是修改过的unary_op .[Sv|;x"E  
*<#&ne 8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > a}c(#ZLs  
class unary_op ^?xXP=/  
  { ;|/7o@$ n  
Left l; 3G8uXB_`}  
  l>&)_:\  
public : a4: PufS  
e:V,>RbC0s  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ]@?3,N  
tXK hkt`  
template < typename T > y9)l,@D  
  struct result_1 Qw5M\   
  { #G{T(0<F  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; >uJrq""+  
} ; cdIy[ 1  
G:e}>'  
template < typename T1, typename T2 > 3^su%z_%  
  struct result_2 f (n{7  
  { iZyk2kc  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \K?./*  
} ; |k+&we uY  
G(0 bulq  
template < typename T1, typename T2 > 3iEcLhe"4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kkOYC?zE?  
  { oG*lU h}  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); w6 "LHy[  
} W'0wTZG  
oC[wYUDg  
template < typename T > WAdl@){  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const FUcs=7c  
  { v}Aw!Dv/  
  return OpClass::execute(lt(t)); s_*eX N  
} &gEu%s^wR  
Vd1K{rH#  
} ; y?unI~4tC  
7T2W% JT-,  
"+ Qh,fTt  
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 Vi?Z`G]w!  
好啦,现在才真正完美了。 x.r`(  
现在在picker里面就可以这么添加了: 7R2)Klt  
9vj:=,TNu  
template < typename Right > R&alq  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 4*9Dh  
  { ckP3[@Su {  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ca-n:1  
} u('OHPqq  
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。 pM7BdMp   
PvB?57wkF  
F'~/  
< NAR'{f  
R{rV1j#@!a  
十. bind a "1$z`ln  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 s]&y\Z  
先来分析一下一段例子 1Ev+':%  
IIR?@/q  
2b"5/$|6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bT*4Qd4W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 nRE}F5k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1aDDl-8,  
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。 yR$_$N+E  
我们来写个简单的。 <V8i>LBlz  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }mGD`5[`  
对于函数对象类的版本: aKUr":z  
|zT0g]WH  
template < typename Func > i-=ff  
struct functor_trait -$kJERvy  
  { h9-Ky@X`  
typedef typename Func::result_type result_type; %7@H7^s}9  
} ; m{5$4v,[  
对于无参数函数的版本: \9?<E[  
A_fU7'B  
template < typename Ret > QO>*3,(H,q  
struct functor_trait < Ret ( * )() > s*X\%!l9  
  { &B85;  
typedef Ret result_type; ii2Z }qe  
} ; ["IJ h  
对于单参数函数的版本: 7fE V/j  
F@lpjW  
template < typename Ret, typename V1 > UKBMGzu2:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 1G;Ns] u  
  { MGz> ,c^wW  
typedef Ret result_type; .0-m=3mp2  
} ; Tz-cN  
对于双参数函数的版本: iQIw]*h^  
iL gt_@g  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > {.OoOqq9  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > (R}X( u  
  { yfW^wyDd2o  
typedef Ret result_type; IjRmpVcwN  
} ; M^f1D&A  
等等。。。 S3w?Zk3hO  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy C4uR5U  
U:|v(U$"?  
template < typename Func > zLqp@\sT  
struct func_return Ju[`Qw`I  
  { b?NeSiswn  
template < typename T > -}sya1(<8  
  struct result_1 A(p  
  { .Topg.7W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2ML6Lkk  
} ; !dH&IEP~  
~ 7Nyi dV;  
template < typename T1, typename T2 > F?ebY k1  
  struct result_2 NETC{:j  
  { c):*R ]=  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ko>_@]Jb  
} ; _fCHj$I*]  
} ; 6)$ N[FNs  
9tEKA|8  
n1>nnH]G  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K@~#Gdnl  
}x1IFTa!  
template < typename Func, typename aPicker > /xbZC{R  
class binder_1 Z+W&C@Uw  
  { Y]K]]Ehp  
Func fn; CEq]B:[IC  
aPicker pk; (NC>[  
public : ,O)\,tg  
3/=QZ8HA&-  
template < typename T > jFT V\|C  
  struct result_1 $)]FCuv  
  { kw:D~E (  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j/pQSlV  
} ; Le JlTWotC  
9p rsL#Fn  
template < typename T1, typename T2 > Kn$1W=B1.  
  struct result_2 ] *VF Ws  
  { 3a}`xCO5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `>EvT7u  
} ; 5 hadA>d  
Hk*cO;c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} }n%R l\p  
m Ap|?n/K  
template < typename T > VFSn!o:C  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J8BT%  
  { :_a]T-GL  
  return fn(pk(t)); 1 " 7#|=1/  
} cu?(P ;mQi  
template < typename T1, typename T2 > F'$S!K58  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $jh>zf  
  { )9*3^v  
  return fn(pk(t1, t2)); gNN" H#=2  
} sg"D;b:X  
} ; Z"|P(]A  
9Pp|d"6]y  
M6*{#Y?  
一目了然不是么? tZCe?n]  
最后实现bind *F*jA$aY  
WriN]/yD  
Cj 2 Xl  
template < typename Func, typename aPicker > 3@`H<tP'6o  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) x0h3jw+6  
  { ![]I%'s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )c >B23D  
} 9Y%?)t.2  
zHOE.V2Qo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 b\;u9C2y'  
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。 5 t`ap  
^+Vk#_2Q  
十一. phoenix YQ@6innT  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: L##8+OJ.L  
3!9 yuf  
for_each(v.begin(), v.end(), IPR tm!  
( B4:l*P'  
do_ */^2RZg|W  
[ 6_5d  
  cout << _1 <<   " , " t?nc0;Q9,@  
] G6 8Nv:  
.while_( -- _1), _RL-6jw#o  
cout << var( " \n " ) MR_bq_)  
) mHEf-6|C`  
); 7 Jx-W|  
C{hcK 1-K  
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: M 1^C8cz  
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 ]( =wlq)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4JZHjf0M6  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  AMD?LjY~  
)ozcr^  
)ClMw!ZrU  
template < typename Cond, typename Actor > 2vkB<[tSs  
class do_while >6I.%!jU  
  { !UMo4}Y  
Cond cd; &u1g7# #  
Actor act; \FoxKOTp  
public : ,#bb8+z&p  
template < typename T > 4iv]N 4  
  struct result_1 #xP!!.DF(  
  { !b]2q%XM  
  typedef int result_type; {y:#'n  
} ; p=~h|(M|  
l/ rZcf8z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} TwuX-b  
F%#*U82  
template < typename T > !-5S8b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3K#mF7)a  
  { zzfn0g  
  do 8_IOJ]:w  
    { D=~B7b:  
  act(t); U$A7EFK'  
  } inBPT~y  
  while (cd(t)); t*a*v;iz  
  return   0 ; kWs+2j  
} !FB \h<6  
} ; 3ximNQ} S  
';b3Mm #  
(LRM~5KVg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `S\zqF<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 i,#k}CNu  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 _~;&)cn,0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 gMs+?SNHAh  
下面就是产生这个functor的类: c~^CKgr~R9  
|DE%SVZB  
hIuMHq7h  
template < typename Actor > &|.hkR2k  
class do_while_actor Xnv@H:$mxk  
  { pWs\.::B  
Actor act; 22`oFXb'  
public : 4M}|/?<Br  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Vi|7%!j<  
XXW]0{k:y  
template < typename Cond > jt{9e:2%  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 0#oBXu  
} ; qoj^_s6  
A8pj~I/*-  
SY-ez 91  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Eh\ 1O(a(  
最后,是那个do_  nbI= r+  
FR:d^mL  
7}be>(  
class do_while_invoker UJz#QkAio  
  { TE^7P0bh  
public : ^GMJ~[]  
template < typename Actor > gmh5 %2M  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const KRYcCn  
  {  fb\DiKsW  
  return do_while_actor < Actor > (act); AR%hf  
} "8N"Udu  
} do_; TQP+>nS,  
X ZS5B~E '  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 8|O=/m^]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 N&T:Lt_N  
最后来说说怎么处理break和continue } h[>U  
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。 CI`N8 f=v  
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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