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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda &t AYF_}  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 aYb97}kI  
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,  3}8o 9  
0~^RHb.NA8  
G_S>{<[  
G#7(6:=;,`  
  class filler ud$-A  
  { E6-*2U)k+  
public : ufL<L;Z\;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} R~k`KuY@!  
} ; WXY'%G  
* /n8T]s  
 |50sGJE(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: wqF?o  
X$ ZVY2  
Bso#+v5  
qGV_oa74  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0>N6.itOz  
gE#'Zv{7  
KZw~Ch}b9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ^D$|$=|DH  
\xCCJWek  
aY>v  
R; c9)>8L  
二. 战前分析 '6 F-%  
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。 =x\`yxsG  
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 7*{f*({  
QH9t |l  
l\*9rs:!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @5S'5)4pB  
  /* --------------------------------------------- */ Q7$o&N{  
vector < int *> vp( 10 ); SscB&{f  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /D3{EjUE=  
/* --------------------------------------------- */ zTw"5N  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); _V-KyK  
/* --------------------------------------------- */ p/HDG ^T:u  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 2H)4}5H  
  /* --------------------------------------------- */ k~"E h]38  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); WYUDD_m  
/* --------------------------------------------- */ mOsp~|d  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =Nxkr0])!  
WQ.0}n}d  
1*TbgxS~W  
WK>|IgK  
看了之后,我们可以思考一些问题: Yg^ &4ZF  
1._1, _2是什么? Y#ZgrziYM  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [7FG;}lB-  
2._1 = 1是在做什么? \:WWrY8&  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 qJrT  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 c>B1cR  
:x*)o+  
T`ibulp  
三. 动工 "0P`=n  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 20|`jxp  
\xkKgI/  
-Lh7!d  
3N2d V6u  
template < typename T > :hX[8u  
class assignment qq| 5[I.?  
  { ukW&\  
T value; FQDf?d5  
public : [X.bR$>  
assignment( const T & v) : value(v) {} vA1Yya B  
template < typename T2 > E+]9!fDy<  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } N>!:bF  
} ; H4w\e#|  
J~k9jeq9  
5 8bW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Rqh5FzB>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,yYcjs!=o  
 <OMwi9  
"<!U  
aixX/se  
  class holder JL1ajlm~  
  { WEimJrAn  
public : ^Co$X+  
template < typename T > >X*tMhcb  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 7MKX`S  
  { KUAzJ[>  
  return assignment < T > (t); TN2Ln?[xU  
} ?nd: :O  
} ; hy5[ L`B  
4+RR`I8$Ge  
@%]A,\  
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: 4I$Y(E}  
AI-*5[w#A  
  static holder _1; 2*|T)OA`m,  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 k {*QU(  
ysW})#7X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >NRppPqL  
而不用手动写一个函数对象。 ky2 bj}"p9  
FlBhCZ|^  
^`&'u_B!+  
5X)8Nwbc  
四. 问题分析 fK J-/{|  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @NiuT%#c  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 \CL8~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ANM#Kx+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Ax;[Em?I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。  ?Y(  
,QY$:f<  
五. 问题1:一致性 +1ICX  
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?| <+roY"  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h.jJAVPi  
Y2u\~.;oq  
struct holder 4b8G 1fm  
  { 9L=mS  
  // 7*!7EBb  
  template < typename T > 95l)s],  
T &   operator ()( const T & r) const u\]EG{w(  
  { uE-(^u  
  return (T & )r; 4ax{Chn  
} ~KBa-i%o  
} ; kA:mB;:  
v/+ <YU  
这样的话assignment也必须相应改动: Re$h6sh  
G;Li!H  
template < typename Left, typename Right > Nd~B$venh  
class assignment s2; ~FK#/  
  { u_(~zs.N]  
Left l; ;tjOEmIiU  
Right r; "o5]:]h)  
public : 36 "n7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cb}"giXQTB  
template < typename T2 > (Xd8'-G$m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ujU,O%.n  
} ; Fc~G*Gz~Z|  
nf.Ox.kM)  
同时,holder的operator=也需要改动: -@pjEI  
cHjQwl  
template < typename T > )PX VR T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -'! J?~  
  { k^J8 p#`6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 8<=^Rkz  
} o?`FjZ6;x  
J]F&4 O  
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。 1[%3kY-h  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?:(y  
<LHhs <M'  
return l(rhs) = r; tW\yt~q,  
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。 "r9Rr_, >  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w'S,{GW  
>>U>'}@Q  
template < typename Tp > LOh2eZ"n  
class constant_t <DF3!r  
  { qE[S>/R"  
  const Tp t; 3JnpI,By  
public : |cvU2JI@  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F2"fOS  
template < typename T > +jm,nM9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \TQZZ_Z  
  { @-U\!Tf  
  return t; $%bSRvA  
} l/.{F;3F  
} ; 5 \mRH  
uYh!04u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 02;jeZ#z  
下面就可以修改holder的operator=了 /0s1;?  
a=z] tTs4  
template < typename T > M(%H  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const e &6%  
  { TZn 15-O  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); %w`d  
} ;tOs A #  
^_2c\mw_I  
同时也要修改assignment的operator() CMt<oT6.?  
$O"ss>8Se  
template < typename T2 > /9`4f"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #}`sfaT  
现在代码看起来就很一致了。 ~6G `k^!  
&7L7|{18  
六. 问题2:链式操作 @X==[gQ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 q+ax]=w  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 :U6` n  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 e4z`:%vy  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Q6h+.  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PL/g| ;  
bi<<z-q`wJ  
template < typename T > M\ATT%b:  
struct result_1 {,>G 1>Yv  
  { \DB-2*a"  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C:QB=?%;  
} ; nm^HL|  
iRQ!J1SGcG  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: d0El2Ct8  
R\j~X@vI  
template < typename T > &K ~k'P~m  
struct   ref &g`&#IRz  
  { m,.Y:2?*V  
typedef T & reference; +VIA@`4  
} ; 0vY_  
template < typename T > _imuyt".+  
struct   ref < T &> K~W(ZmB  
  { EVmBLH-a  
typedef T & reference; x#1 Fi$.  
} ; c~ss^[qx|  
 RD$:.   
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zakhJ  
2W AeSUX  
template < typename T > .-gJS-.c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "{q#)N  
  { #{i*9'  
  return l(t) = r(t); !_fDL6a-  
} WAu>p3   
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。 NxP(&M(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Kz HYh  
lC<;Q*Y  
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 ' zyw-1  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: }(EH5jZ'  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 e3I""D{)[=  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 epy2}TI  
最后的布局是: zsL@0]e&  
                Add 9+ 'i(q z  
              /   \ rXx#<7`  
            Divide   5 ,\4]uZ<  
            /   \ c_8&4  
          _1     3 ZW4f "  
似乎一切都解决了?不。 e~)[I!n  
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。 3>O|i2U  
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。 ORM>|&  
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: YWZ;@,W  
@G5T8qwN  
template < typename Right > \Y P,}_ ~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const E7Lqa S  
Right & rt) const cu!%aM,/<-  
  { jn(x-fj6R  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); c 1YDln  
} "@Vyc6L  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [F-R*}&x  
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。 xyL"U*  
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。 zv]ZEWVzc  
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。 A3]A5s6  
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。 f$I=o N  
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? { I#>6  
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: 65EMB%  
(_FU3ZW!  
template < class Action > O( ^h_  
class picker : public Action rT2Njy1  
  { t.P@Ba^  
public : "\4W])30  
picker( const Action & act) : Action(act) {} * EWWN?d  
  // all the operator overloaded h}O tz "  
} ; `/O`%6,f1!  
6tKrR{3#A  
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。 QLqtE;;)JK  
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: S<Dbv?  
;V,L_"/X  
template < typename Right > eL3 _Lz  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const zxR]+9Zh  
  { :_e[xB=Yy  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;aQ`` B  
} ;(C<gt,r}  
@*z"Hi>4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > B+W7zv  
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。 oE ' P  
10S I&O  
template < typename T >   struct picker_maker 3h7RQ:lUi  
  { ^Jp T8B}  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^exU]5nvz  
} ; us.#|~i<h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }gbLWx'iG  
  { o/pw=R/):  
typedef picker < T > result; z,,"yVk`,  
} ; Xf u0d1b  
Q-7?'\h  
下面总的结构就有了: *b{IWOSe^  
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。 \<{a=@_k9  
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。 aTcz5g0"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AC RuDY  
至此链式操作完美实现。 Ht[$s40P  
;Y7' U rn  
#Y7jNrxE  
七. 问题3 ~[;r) g\  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 7FC!^)x1  
,L ig6Z`  
template < typename T1, typename T2 > |ADf~-AY  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8t!jo.g  
  { D$l!lRu8+L  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sq|\!T  
} JduO^Fit  
9c@M(U@Yh  
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: VYG@_fd!x  
<6UXk[y  
template < typename T1, typename T2 > PUR,r%K`  
struct result_2 63l3WvoK  
  { |  0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }UPC~kC+Z  
} ; t^01@ejM+  
3](hMk,}  
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? /.]u%;%r[  
这个差事就留给了holder自己。  2%@tnk|@  
    ajSB3}PN  
M@[W"f Wq  
template < int Order > P~a@{n*8  
class holder; Q(& @ra!{  
template <> _dKMBcl)E  
class holder < 1 > 8T1`9ITl:  
  { &%2^B[{  
public : |Y3w6!$  
template < typename T > XvI~"}  
  struct result_1 6 f*:;  
  { x Lan1V  
  typedef T & result; x}/jh  
} ; C.?^] Y  
template < typename T1, typename T2 > n ]g"H  
  struct result_2 t3)6R(JC  
  { lOm01&^"E  
  typedef T1 & result; /a\i  
} ; jg]KE8(  
template < typename T > 5} %R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 5zK,(cF0-  
  { )LGVR 3#  
  return (T & )r; ,p|Q/M^  
} J 8 KiL  
template < typename T1, typename T2 > ,`f]mv l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const in>+D|q c  
  { , >7PG2 a  
  return (T1 & )r1; |]G%b[  
} <|r|s  
} ;  }u8(7  
uWJJ\  
template <> [/a AH<9b  
class holder < 2 > TtkHMPlm_  
  { ;"M6}5dQ4  
public : ~vXbh(MX  
template < typename T > 8dR `T}  
  struct result_1 8&JB_%Gb  
  { w[X-Q+7p(t  
  typedef T & result; }u;K<<h:  
} ; x,C8):\t`B  
template < typename T1, typename T2 > LK}g<!o(  
  struct result_2 6Z|h>H5 a  
  { f2e;N[D  
  typedef T2 & result; D$>!vD'  
} ; t=B1yvE "  
template < typename T > |%|03}Q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^6 wWv&G[8  
  { sU>IETo  
  return (T & )r; C>|.0:[%  
} h(=<-p @  
template < typename T1, typename T2 > A:m+v{*`4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  qNJc*@s  
  {  SCfp5W7~  
  return (T2 & )r2; !h #ZbErW  
} %SC Jmn2  
} ; kt6)F&;$  
r R6}  
/Bt!xSI  
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> >。  26p[x'W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !7DDPJ~  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: P2vG)u  
X):7#x@uy  
return l(i, j) = r(i, j); #G#gc`S-,  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =\lw.59  
# Wi?I =,  
  return ( int & )i; ~61b^L}$  
  return ( int & )j; lJ;Wi  
最后执行i = j; >@7$=Y>D  
可见,参数被正确的选择了。 '> ib K|  
y'm!h?8  
p6%Vf  
\ ku5%y  
QF/ULW0G!  
八. 中期总结 <|l}@\iRX  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 'Q=;I  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 M{ncWq*_j  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 x*H#?.E  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v,iZnANZ&P  
pa46,q&M  
(tYZq86`  
Z3JUYEAS  
JuSS(dJw  
J$}]p  
九. 简化 <8}FsRr;J  
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。 Gko"iO#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 HQ@g6  
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: 4Kch=jt4#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [2-n*a(q  
  +-*/&|^等 *k7BE_&*0Z  
2. 返回引用。 P<IDb%W  
  =,各种复合赋值等 Bf*>q*%B{  
3. 返回固定类型。 lWYp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F q~uuQ  
4. 原样返回。 o MJ `_  
  operator, eyK xnBz  
5. 返回解引用的类型。 X.>=&~[  
  operator*(单目) u9~5U9]O%6  
6. 返回地址。 A1/@KC"&{G  
  operator&(单目) ": vGs_$  
7. 下表访问返回类型。 #csP.z3^y  
  operator[] Dnd; N/9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0BDw}E\  
  operator<<和operator>> T3fQ #p  
nh4G;qdU  
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。 7_\F$bp`  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: P7F"#R0QB  
kBZ1)?   
template < typename Left > I(^0/]'  
struct value_return opa}z-7>^  
  { MS\vrq'_  
template < typename T > )'~Jsg-  
  struct result_1 y.A3hV%6b  
  { 41<~_+-@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; n725hY6}<l  
} ; +vy fhw4  
FGi7KV=N  
template < typename T1, typename T2 > }gQ2\6o2g  
  struct result_2 e%cTFwX?n  
  { 3SIq od;%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :V.@:x>id  
} ; sex\dg<  
} ; > T *`Y0P  
@[lMh9`  
Bh&pZcm|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3aq'JVq   
0o+Yjg>\~8  
下面我们来剥离functor中的operator() o=R(DK# U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: R` < ^/h  
YTyrX  
return l(t) op r(t) srf}+>u&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) u0L-xC$L  
return op l(t) s21} a,eB  
return op l(t1, t2) 67iI wY*8'  
return l(t) op J[<Zy^"Y;  
return l(t1, t2) op w*6b%h%ww  
return l(t)[r(t)] 74M9z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] l$/pp  
$ztsbV}  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: v\,N"X(,  
单目: return f(l(t), r(t)); :C>7HEh-2_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  ;v.[aq  
双目: return f(l(t)); i3,.E]/wX@  
return f(l(t1, t2)); KZjh<sjX|  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~bZ =]i  
?:wb#k)Z/  
struct meta_divide gQr+ ~O  
  { g$s;;V/8e  
template < typename T1, typename T2 > ZHK>0>;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) O#U maNj/  
  { ."+lij=56  
  return t1 / t2; ~gpxK{  
} Kd-1EU  
} ; -qj[ck(y  
rk8pL[|  
这个工作可以让宏来做: N; }$!sNIm  
|@AXW   
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ X6cn8ak 3  
template < typename T1, typename T2 > \ To*+Z3Wd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; S[K5ofV  
以后可以直接用 p{L;)WTI  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) AfA"QCyO  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ~W21%T+  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =#u4^%i)  
-i8KJzPL f  
`0NU c)`  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 /u$'=!<b;  
==[(Mn,%d  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KdCrI@^  
class unary_op : public Rettype Xd+H()nR  
  { vb=]00c  
    Left l; ~Y/A]N86,  
public :  tA#$q;S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *|=D 0  
k K=VG< :M  
template < typename T > ;}+M2Ec51  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NTt4sWP!I  
      { i pn-HUrE@  
      return FuncType::execute(l(t)); DDr\Kv)k(  
    } VwI  
.~o{i_JH  
    template < typename T1, typename T2 > t,9+G<)>H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2V@5:tf  
      { *5PQ>d G  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); naaKAZ!S  
    } |<c9ZS+  
} ; ,7s>#b'  
w<H Xe  
qO"QSSbZqQ  
同样还可以申明一个binary_op &|XgWZS5  
ATkd#k%S  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > nG'Yo8I^5  
class binary_op : public Rettype B!Wp=9)G  
  { %"f85VfZ  
    Left l; 9Q1%+zjjMq  
Right r; sg,\!'  
public : `&A`&-nc=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,w~3K%B4  
50MM05aC  
template < typename T > Tm`@5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <~dfp  
      { QG*hQh  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); aA4RC0'  
    } iAH,f5T  
[k$GUU,jY  
    template < typename T1, typename T2 > lW c[Q1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const a Y)vi$;]  
      { rpiuFst  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QKP #wR  
    } =wX;OK|U(^  
} ; >3/ mV<g f  
$}(Z]z}O;  
:Hq%y/  
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 ^P9mJ:  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V<9L-7X 8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p-"C^=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。 Qp<*o r@  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! "9xJ},:-  
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。。。 T)e2IXGN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 >IS4  
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) _-vlN  
下面是修改过的unary_op ;:=j{,&dl[  
'yCVB&`b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FC+-|1?C  
class unary_op Ou1kSG|kM  
  { $?F_Qsy{d  
Left l; d9JAt-6z2  
  RP2$(%  
public : O.FTToh<  
g ba1R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _t-6m2A  
3YLK?X8  
template < typename T > P1OYS\  
  struct result_1 drAJ-ii  
  { !!L'{beF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; h.?<( I  
} ; ky|kg@n{  
;}6wj@8He  
template < typename T1, typename T2 > L&+k`b  
  struct result_2 Ia%cc L=  
  { e5AsX.kv B  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (^~a1@f,J  
} ; 2(!W 9#]  
N|mggz  
template < typename T1, typename T2 > J PTLh{/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J <z ^C  
  { )F hbN@3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); VJ#ys _W  
} tfHr'Qy BC  
b6S"&hs  
template < typename T > =eY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cl`kd)"v  
  { /mJb$5=1  
  return OpClass::execute(lt(t)); r2f%E:-0G  
} JVg}XwR  
#.u &2eyqQ  
} ; {KSLB8gtL  
$~q{MX&J  
6DHZ,gWq  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 1g=T"O&=  
好啦,现在才真正完美了。 CHS}tCfos>  
现在在picker里面就可以这么添加了: .Od@i$E>&  
E<LH-_$  
template < typename Right > V?t*c [  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const &u9,|n]O9  
  { ipu~T)}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A PSkW9H  
} ,&,XcbJ  
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。 9/8+R%  
V9ZM4.,OCN  
6 [bQ'Ir^8  
N\ <riS9  
}qGd*k0F0  
十. bind L|{vkkBo  
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。 -^_^ByJe  
先来分析一下一段例子 : HU|BJ>  
[2Y@O7;n I  
w:I!{iX  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _$A?  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 iPCn-DoIS  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 'xuxMav6m  
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。 w?_'sP{pd  
我们来写个简单的。 F+5 5p8  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: , MqoX-+  
对于函数对象类的版本: rLeQB p'  
YpZuAJm<2_  
template < typename Func > ~d<&OL  
struct functor_trait e2%mD.I  
  { 0f_`;{  
typedef typename Func::result_type result_type; GS>YfJ&DZ  
} ; ?!"pzDg  
对于无参数函数的版本: h+_:zWU  
2I suBX\[  
template < typename Ret > ?1|\(W#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > g9Dynm5  
  { q(EN]W],  
typedef Ret result_type; :V6t5I'_  
} ; ?;w`hA3ei  
对于单参数函数的版本: \u6.*w5TI  
q(46v`u  
template < typename Ret, typename V1 > D @wIbU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > %Ze7d&  
  { A]%*ye"NT  
typedef Ret result_type; PXl%"O%d  
} ; Q4Wz5n1yp7  
对于双参数函数的版本: sWTa;Qi  
VeEa17g&  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ) C\/(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )`<&~>qp  
  { `p)U6J  
typedef Ret result_type; 25 U+L  
} ; =^zGn+@z  
等等。。。 T#e|{ZCbq  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy N3Q .4? z9  
Z>/ *q2  
template < typename Func > W3('1  
struct func_return ]T40VGJ:h  
  { u!HbS*jqq  
template < typename T > Ke[`zui@?  
  struct result_1 `S3)uV]I  
  { QX a2qxTc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; zk@s#_3ct  
} ; x!7!)]h  
i$.!8AV6  
template < typename T1, typename T2 > ]l=CiG4!M  
  struct result_2 r0OP !u  
  { 4"nYxL"<4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; .|P :n'  
} ; Gf!c  
} ; I~HA ad,k  
Yp3y%n  
Te3 ?z  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [k%u$  
SEWdhthP  
template < typename Func, typename aPicker > sA+K?_  
class binder_1  '"hSX=  
  { ;i [;%  
Func fn; oFzmH!&ED  
aPicker pk; Fo0s<YlS-  
public : SgN?[r)  
vXM {)  
template < typename T > 39 pA:3iTd  
  struct result_1 Q7zpu/5?  
  { sw:a(o&$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; m.gv?  
} ; ;Ob^@OM  
]W`M <hEI  
template < typename T1, typename T2 > 8F$]@0v`%  
  struct result_2 j5smmtM`s  
  { Vvv;m5.  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Ofb&W AD  
} ; ,t*H: *  
>~'z%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} UsCaO<A  
150x$~{/  
template < typename T > }dU!PZ9N)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }:s.m8LC5n  
  { Xe\v6gbD  
  return fn(pk(t)); #Hl?R5  
} L|'B*  
template < typename T1, typename T2 > 05jjLM'e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zG%'Cw)8  
  { QM~~b=P,\  
  return fn(pk(t1, t2)); ssH[\i  
} IO2@^jup  
} ; oe=1[9T"  
s=K?-O  
m*lcIa  
一目了然不是么? yI-EF)A@;  
最后实现bind oykb8~u}}  
5CfD/}{:#I  
U{@2kg-  
template < typename Func, typename aPicker > ^ME'D  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fL-$wK<p<  
  { V he$vH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [4yw? U  
} IF6-VFY:6  
:+?r nb)N  
2个以上参数的bind可以同理实现。 93,7yZ 5#  
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。 q(2ZJn13f  
?O]RQXsZ2  
十一. phoenix X]W(  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: uA t{WDHm  
0xeY0!ux  
for_each(v.begin(), v.end(), CZ{7?:^f  
( ^/}&z  
do_ *.T?#H  
[ )tS;gn  
  cout << _1 <<   " , " R`Hy0;X  
] <33,0."K  
.while_( -- _1), mO8/eVws[M  
cout << var( " \n " ) /*M3Ns1@2  
) aej'cbO  
); wL>;_KdU`  
gr@Ril^  
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: I;G(Wj  
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^hLn >  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0fqycGSmU  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 'C>sYSL  
e3[Q6d&|  
{/,AMJ<:G]  
template < typename Cond, typename Actor > _~F 0i?  
class do_while =)w#?DGpj  
  { wAL}c(EHO  
Cond cd; #veV {,g  
Actor act; p|BoEITL  
public : %E [HMq<H  
template < typename T > U: )Gc  
  struct result_1 k7cY^&o  
  { ^oW{N  
  typedef int result_type; V"}Jsr  
} ; BP\6N%HC%&  
_w'_l>I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !*?9n ^PaF  
K(WKx7Kky^  
template < typename T > vF[ 4kDHk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M0 KU}h  
  { Y zmMF  
  do ,^DP  
    { B^d di  
  act(t); A<(DYd1H  
  } *D9H3M[o#  
  while (cd(t)); _,d<9 Y)  
  return   0 ; &rl;+QS  
} ,]Xn9 W  
} ; hMV>5Y[s  
]M'~uTf  
6}|h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~-R2mAUK  
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。 K{B|  
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。 e,W,NnCICj  
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。 "7j E&I  
下面就是产生这个functor的类: - leYR`P  
|f.,fVVV;  
 Q7tvpU  
template < typename Actor > 6GqC]rd*:  
class do_while_actor $ \o)-3  
  { tvq((2  
Actor act; #l7v|)9v  
public : B<a` o&?  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} eg1F[~YL/  
,(f W0d#  
template < typename Cond > Ed2A\S6tl  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; uv^x  
} ; HIC!:|  
|k,-]c;6  
& Y2xO  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Bvh{|tP4  
最后,是那个do_ 1i'y0]f  
1uB$@a\  
k,f/9e+#  
class do_while_invoker \<G"9w  
  { |{_>H '  
public : $J&c1  
template < typename Actor > hhFO,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7T t!h f  
  { L' bY,D(J>  
  return do_while_actor < Actor > (act); Ndgx@LTQQ  
} x;Slv(|M  
} do_; <^_crJONom  
0r8Wv,7Bo  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? IOY7w"|LW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /SQ/$`1{  
最后来说说怎么处理break和continue %qTIT?6'  
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。 6<R[hIWpZ}  
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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