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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda h:Gu`+D>W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E_e6^Sk5B(  
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, ngohtB^]  
2;a(8^n  
myl+J;,]  
+Z M)bbB  
  class filler ="wzq+U  
  { y*pUlts<  
public : l*\y  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} PYbVy<xc  
} ; i0$Bx>  
*t[. =_v  
E :9"cxx  
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: Ez|oN,  
FKNMtp[`  
J_x13EaV0  
=U%Rvm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); - K9c@?  
|KSy`lY-j>  
1cS}J:0P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ojyIQk+  
S"wR%\NIp  
.A sv%p[W  
Lzu.)C@Amx  
二. 战前分析 ho##Z*O  
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。 )E@A0W  
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 @=}YTtq  
0U%f)mG  
X/iT)R]b  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EQ'V{PIfj  
  /* --------------------------------------------- */ 1N7Kv4,  
vector < int *> vp( 10 ); ]QzGE8jp*  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %?e& WLS  
/* --------------------------------------------- */ N(I&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); X.hm s?]  
/* --------------------------------------------- */ vnWWneeNr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 8"sb;  
  /* --------------------------------------------- */ ~0beuK&p  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); kY*rb_2j  
/* --------------------------------------------- */ }VS5gxI1.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yW$0\E6<r  
N"nd*?  
oD<kMK  
JSW^dw&  
看了之后,我们可以思考一些问题: yE}}c{hSn  
1._1, _2是什么? ~//fN}~R  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 {}3${  
2._1 = 1是在做什么? !O`(JSoG  
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。 ;\f gF@  
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。 E_vq  
(h >-&.`&  
cSXwYZDx?  
三. 动工 U}[I   
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5$V_Hj  
^h69Kr#d4  
ZosP(Tdq  
j#cYS*^H  
template < typename T > N[s}qmPha  
class assignment -$\+' \  
  { $0 vb^  
T value; !o:f$6EA~C  
public : RhncBKm*M  
assignment( const T & v) : value(v) {}  -i0~]*  
template < typename T2 > :A/d to  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5H*\t 7  
} ; TWA-.>c  
Z'"tB/=W  
:]\([Q+a  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eEuvl`&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment <StN%2WQ1  
.&DhN#EN0  
+j< p \Kn>  
,6-:VIHQ  
  class holder Wk)OkIFR  
  { u6AA4(  
public : 5`~PR :dN  
template < typename T > x[a<mk  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const vN`klDJgW[  
  { ibj87K  
  return assignment < T > (t); vX/T3WV  
}  C uB`CI  
} ; #ZB~ x6i6  
wOU_*uY@6'  
kM,C3x{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: 9[<)WQe6M  
&5yV xL:  
  static holder _1; <g"{Wv: h  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W"k"I vTW}  
&litXIvT>  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y*qVc E  
而不用手动写一个函数对象。 #d6)#:uss  
{ \81i8b]  
o]4*|ARPs  
? m DI#~)  
四. 问题分析 E|iQc8gr&  
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。 F(>Np2oi6  
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。 1*\o.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 h2G$@8t}I  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Q+[n91ey**  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :tV*7S=)  
x(1:s|Uyp{  
五. 问题1:一致性 Fld=5B^}  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| AE[b},-[  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 JRB9rSN^  
l3)} qu  
struct holder `sn^ysp  
  { 4h|c<-`>t  
  // k>;`FFQU>  
  template < typename T > Z?h~{Mg  
T &   operator ()( const T & r) const R!}H;[c  
  { 6^]+[q}3  
  return (T & )r; !|^|,"A)  
} b3=rG(0f  
} ; 0XE4<U   
eA2@Nkw~)  
这样的话assignment也必须相应改动: %)1y AdG 8  
-|$@-fY;  
template < typename Left, typename Right > bCRV\myd`  
class assignment ,E S0NA  
  { C5o#i*|  
Left l; Y]'Z7<U}*E  
Right r; Va"0>KX  
public : *4\:8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ;U/&I3dzV  
template < typename T2 > ag [ZW  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } "\: `/k3  
} ; +r2+X:#~T  
]d$8f  
同时,holder的operator=也需要改动: "@V Y  
e"{{ TcNk  
template < typename T > hOjk3 k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const oB(?_No7  
  { cr7 }^s  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _kef 0K6  
} M?1Y,5  
=^M/{51j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 L/$H"YOv  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %O|iE M  
Ag-(5:  
return l(rhs) = r; , qMzWa  
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。 XO.jl"xu  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: slCx w$  
}Y12  
template < typename Tp > n(1l}TJy  
class constant_t @LF,O}[2J  
  { R0KPZv-  
  const Tp t; .s?L^Z^  
public : PxvyN_B#>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} L>jY.d2w=K  
template < typename T > ]C!gQq2'a  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u-QB.iQ+s  
  { W!Gq.M  
  return t; 8'HEms  
} o_izl \  
} ; XWBA^|-N  
9}rS(/@ }  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 5TH~.^`Fi  
下面就可以修改holder的operator=了 *7uH-u"5d  
ZF!h<h&,  
template < typename T > 9 P l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Dj"F\j 1  
  { Wf+cDpK  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $0W|26;  
} g2+2%6m0  
Cjn#00  
同时也要修改assignment的operator() h79}qU  
Ouk ^O}W6  
template < typename T2 > Kg{+T`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .Y tKS  
现在代码看起来就很一致了。 ; 5*&xz  
7r6.n61F  
六. 问题2:链式操作 j\eI0b @*  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G<L;4nA)  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 yuh *  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <$D`Z-6  
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。 =*oJEy"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct N=V==Dbu-  
2=*H 8'k  
template < typename T > OAgniLv  
struct result_1 9SX +  
  { AP3a;4Z#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ahusta  
} ; y6g&Y.:o  
>xN .F/[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: M[NV )q/)  
NDN7[7E  
template < typename T > nGC/R&  
struct   ref ^}RCoE  
  { %Hu5K>ZNYp  
typedef T & reference; W_JlOc!y  
} ; Sj3+l7S?  
template < typename T > p?02C# p  
struct   ref < T &> a1T'x~ '  
  { akmkyrz'&  
typedef T & reference; #$.;'#u'so  
} ; ]_)yIi"  
CXH&U@57{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bTI|F]^!  
?e%ZOI  
template < typename T > dB{Q" !  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const l|u>Tb|V  
  { !Lu2  
  return l(t) = r(t); ]}V<*f  
} V.U| #n5  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Z3Og=XHR  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wi!?BCseq  
?al'F  q  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4VHn  \  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ><4<yj1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !Mx$A$Oj>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 QFA8N  
最后的布局是: T~-ycVc  
                Add ,<.V7(|t)  
              /   \ @ JGP,445  
            Divide   5 49eD1h3'X[  
            /   \ |44Ploz2b  
          _1     3 |NlO7aQ>2H  
似乎一切都解决了?不。 R7%#U`Q^A  
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。 +V2F#fI/  
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。 \UA[  
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: (|2t#'m  
."g`3tVK  
template < typename Right > t^&Cxh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [:dY0r+  
Right & rt) const pd?M f=>#  
  { G0Iw-vf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M*0]ai|;  
} &s(^@OayE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :'Vf g[Uq  
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。 )705V|v  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Zj(AJ*r  
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。 vz&|J   
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。 7P } 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? 9i:L&dN  
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: 5=-Q4d  
yNPVOp*  
template < class Action > IW5,7.  
class picker : public Action e1yt9@k,  
  { e[1hz_v  
public : nkPh,X\N0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} =F|{# F  
  // all the operator overloaded 3<Lx&p~%T  
} ; jRa43ck  
#<fRE"v:Q  
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。 ZtNN<7  
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: (g]!J_Z"  
8\^R~K`sY  
template < typename Right > Xg6Jh``  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9X6h  
  { yxPazz  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2Ah#<k-gC;  
} {p2!|A&a  
+|3@=.V  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > }dX*[I   
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。 j^*dmX  
<sbu;dQ`  
template < typename T >   struct picker_maker )$2QZ qX  
  { -_g0C^:<,  
typedef picker < constant_t < T >   > result;  ^^sE:  
} ; qZdQD  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M/f<A$xx_  
  { #~]zhHI  
typedef picker < T > result; H*n-_{h"t  
} ; [jQp~&nY  
&u."A3(  
下面总的结构就有了: CO/]wS  
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。 `v!urE/gg%  
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。 %@b0[ZC  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 h,:m~0gmj  
至此链式操作完美实现。 ]h`&&Bqt  
.vf'YNQ%  
>58YjLXb  
七. 问题3 [>I<#_^~  
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。 l:~/<`o  
LH.]DVj  
template < typename T1, typename T2 > uh0VFL*@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;?Tbnn Wn  
  { LVM%"sd?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %6 zB Sje  
} ~7w"nIs<c  
s[>,X#7 y  
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: mthA4sz  
n&4N[Qlv,  
template < typename T1, typename T2 > <dWv?<o  
struct result_2 +HpA:]#Y  
  {  tU5zF.%  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 'ZF{R3Xu  
} ; 4i;{!sT  
QE+g j8  
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? 1ba~SHi  
这个差事就留给了holder自己。 b~P`qj[  
    { 'eC`04E  
+.PxzL3?  
template < int Order > 9.M4o[  
class holder; ) w5SUb  
template <> H7Rx>h_  
class holder < 1 > ?=msH=N<l  
  { /U*C\ xMm  
public : DCO\c9  
template < typename T > `g?Negt\v  
  struct result_1 oSKXt}sh  
  { x j)F55e?  
  typedef T & result; }-{H  Y  
} ; 8NJqV+jn)t  
template < typename T1, typename T2 > oCv.Ln1;Z  
  struct result_2 {w O|)|  
  { Wis~$"  
  typedef T1 & result; 3pROf#M  
} ; n38p!oS  
template < typename T > %IA\pSE  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G_8RK,H.  
  { ~vhE|f  
  return (T & )r; Q$W  
} O:R*rJ  
template < typename T1, typename T2 > 2a)xTA#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s\(k<Ks  
  { |^I0dR/w:  
  return (T1 & )r1; EJ.SW5  
} 76Cl\rV  
} ; :S83vE81WK  
eKgBy8tNS0  
template <> p4rL}Jm&  
class holder < 2 > ;`4&Rm9n?  
  { >2)OiQ`zg  
public :  DPxM'7  
template < typename T > B]wk+8SMY.  
  struct result_1 ?3,:-"(@p  
  { jOunWv|  
  typedef T & result; ZQsJL\x[UK  
} ; 1=c\Rr9]  
template < typename T1, typename T2 > &{hL&BLr  
  struct result_2 L#{S!P,"  
  { #G|RnV%t$~  
  typedef T2 & result; [b%D3-}'  
} ; >8^ $ [}w  
template < typename T > lv<*7BCp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4B1v4g8}  
  { 65P0,b6"OT  
  return (T & )r; n nEgx;Nl0  
} D/xbF`  
template < typename T1, typename T2 > 2WL|wwA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ZF8 yw(z  
  { 7IH@oMvE  
  return (T2 & )r2; (N6i4 g6  
} k Z .gO  
} ; }'V5/>m[  
[PM 2\#K  
k,6f &#x  
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> >。 jD]~ AwRJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N^G Mp,8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: IqHV)A  
x"=f+Mr  
return l(i, j) = r(i, j); wk D^r(hiH  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) r'r%w#=`t  
jXx<`I+]  
  return ( int & )i; Yui3+}Ms  
  return ( int & )j; F#Ryu~,"  
最后执行i = j; UgN u`$m+  
可见,参数被正确的选择了。 {X+3;&@  
O, wJR  
K(rWNO  
[wOn|)& &  
n1t*sk/J  
八. 中期总结 l`{\"#4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CS5?Ti6  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 'RR~7h  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 (,Q7@s  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;-lXU0}&  
sN*N&XG  
. B9iLI  
LVfF[  
Ecefi pG  
&K.d'$q  
九. 简化 ]L $\ #  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3?9IJ5p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 YeL#jtC  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: "@@u3`#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &< `NT D  
  +-*/&|^等 ?0?#U0(;u  
2. 返回引用。 QB uMJm  
  =,各种复合赋值等 Ad8n<zt|  
3. 返回固定类型。 wLH>:yKUU  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) bKY7/w<dP  
4. 原样返回。 gIa+5\qYY  
  operator, )3}9K ^jS  
5. 返回解引用的类型。 )JLdO*H  
  operator*(单目) nI-w}NQ  
6. 返回地址。 g" DG]/ev  
  operator&(单目) *boR`[Ond  
7. 下表访问返回类型。 SiRaFj4s"  
  operator[] KIf dafRL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 gMmaK0uhS  
  operator<<和operator>> eS\Vib  
SCHP L.n  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 vn!3l1\+J  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5h-SCB>P  
Tod&&T'UW  
template < typename Left > &\WSQmtto  
struct value_return BC#C9|n  
  { xp)sBM7A  
template < typename T > T{.pM4Hd  
  struct result_1 ?m}s4a  
  {  :D6 ON"6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m)t;9J5  
} ; 2j88<Yh]H  
L-WT]&n_  
template < typename T1, typename T2 > )._;~z!  
  struct result_2 z6=Z\P+  
  { Oi'5ytsES  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; _[c0)2h  
} ; 8,4"uuI  
} ; { ]{/t-=  
VU(v3^1"  
EF[@$j   
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v5#j Z$<F  
uM IIYS  
下面我们来剥离functor中的operator() wr/"yQA]  
首先operator里面的代码全是下面的形式: qZtzO2Mt  
EzM ?Nft  
return l(t) op r(t) N=5a54!/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) !Vn\u  
return op l(t) 2\MT;;ZTZ  
return op l(t1, t2) 4K#>f4(U`g  
return l(t) op xQ-<WF1i  
return l(t1, t2) op B$fPgW-  
return l(t)[r(t)] $aDVG})  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q:G4Z9Kt  
(ylTp]~mR-  
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: {9&;Q|D z  
单目: return f(l(t), r(t)); !Y0Vid  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D rUO-  
双目: return f(l(t)); i(%W_d!  
return f(l(t1, t2)); 2^[ `eg  
下面就是f的实现,以operator/为例 TOB-aAO  
}%ojw |  
struct meta_divide nLZTK&7}  
  { \O3m9,a   
template < typename T1, typename T2 > A5I)^B<(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) rxvx  
  { {l1.2!  
  return t1 / t2; ifMRryN4  
} wo;~7K  
} ; 7Jyy z,!5  
X; \+<LE  
这个工作可以让宏来做: a od-3"7[  
|}s*E_/[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ b.JuI  
template < typename T1, typename T2 > \ )hn6sXo+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u^ +7hkk  
以后可以直接用 DZ'P@f)]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {0Yf]FQb-a  
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 r;.yz I  
(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。。。) *SbMqASv4G  
taHJ ub  
vAF "n  
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 ,F8Yn5h  
K( c\wr\6  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,i?nWlh+  
class unary_op : public Rettype Fx_z6a  
  { r"3=44St  
    Left l; Pe_W;q.  
public : wtQ++l%{G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :1. L}4"gg  
shy-Gu&  
template < typename T > v!-/&}W)1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 36&e.3/#  
      { 1Ti f{i,B  
      return FuncType::execute(l(t)); +aCv&sg  
    } ^+>laOzC`8  
.GP T!lDc  
    template < typename T1, typename T2 > YNyk1cE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  j|DsG,  
      { ` xEx^P^7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $kdB |4C  
    } g#pr yYz  
} ; FBe;1OU  
9]([\%)  
(&Kk7<#`  
同样还可以申明一个binary_op 5FPM`hLT  
B?gOHG*vd>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Drgv`z  
class binary_op : public Rettype +< Nn~1  
  { >^?u .gM3  
    Left l; ~|D Ut   
Right r; iJ)_RSFK  
public : oj m @t  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} >UTBO|95y  
#K_ii)n  
template < typename T > +6M}O[LP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HTv2#  
      { }<0BX\@I  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); }^ ~F|  
    } !I{0 _b{  
p}z<Fdu 0  
    template < typename T1, typename T2 > hn7# L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~f&E7su-6+  
      { ;LKkbT 5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  L^/5ux  
    } e9Wa<i 8  
} ; hE'-is@7  
[: n'k  
+5g_KS  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 &T?RZ2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 P-9)38`5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) z>1Pz(  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 lne4-(DJ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! X&.ArXn*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *2>&"B09`  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;>U2|>5V  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) D# 9m\o_  
下面是修改过的unary_op ?um;s-x)  
P[G)sA_"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > kf\PioD8  
class unary_op r Xt}6[S  
  { g>E LGG |Q  
Left l; k{R>  
  60^`JVGWH  
public : p;`>e>$  
j1Y~_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} L Tm2G4+]  
R"/GQ`^AqA  
template < typename T > 59 T 8r  
  struct result_1 {Y(zd[  
  { yM6pd U]i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; nK1Slg#U  
} ; >mbHy<<  
9d0@wq.  
template < typename T1, typename T2 > =g7x' kN  
  struct result_2 ;Zcswt8]u  
  { zH72'"w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m+`cS=-.  
} ; nI?[rCM  
:I.mGH!^  
template < typename T1, typename T2 > (U D nsF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y Vt% 0  
  { OR P\b  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X~b X5b[P  
} CImWd.W9~  
`P@<3]  
template < typename T > Y,qI@n<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *P[ hy  
  { h ]5(].  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q^P}\wb>  
} nUaJzPl  
'&P%C" 5  
} ; Y1 w9y  
zF`0J  
&Q/W~)~  
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 F>Ah0U0  
好啦,现在才真正完美了。 _O)>$.^6  
现在在picker里面就可以这么添加了: etQCzYIhn  
udK%>  
template < typename Right > w0 M>[ 4  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1;bh^WMJ  
  { >%_\;svZG  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); pHGYQ;:L  
} C$=%!wf  
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。 ~f2z]JLr:  
x`eo"5.$  
4!{KWL`A  
Ot0ap$&  
DaQ?\uq  
十. bind u=*FI  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 c1(RuP:S  
先来分析一下一段例子 BiLY(1,  
G{~J|{t\yz  
(Bb5?fw  
int foo( int x, int y) { return x - y;} EmWn%eMN  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 AG nxYV"p  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 G6Axs1a  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 fivw~z|[@  
我们来写个简单的。 zy?|ODM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 5:[0z5Hww  
对于函数对象类的版本: [C 7^r3w  
88O8wJN  
template < typename Func > PA{PD.4Du  
struct functor_trait dw>C@c#"  
  { R{`(c/%8  
typedef typename Func::result_type result_type; KJUH(]>F  
} ; (*9$`!wS  
对于无参数函数的版本: C\3rJy(VJ  
FW;?s+Uyx  
template < typename Ret > ] Jg&VXrH  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4HXo>0  
  { FBX'.\@`  
typedef Ret result_type; Wx%H%FeK  
} ; kOrZv,qFG[  
对于单参数函数的版本: S/hQZHZHg,  
Ux!p8  
template < typename Ret, typename V1 > `6(S^P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > IVnHf_PzF  
  { .bl/*s  
typedef Ret result_type; |fJ};RLI"  
} ; Jl8H|<g~/  
对于双参数函数的版本: m,_Z6=I:  
 #4NaL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S"QWB`W2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wc@X.Q[  
  { ;W )Y OT  
typedef Ret result_type; MTh<|$   
} ; J7$5s  
等等。。。 =!A_^;NQf  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy %g$o/A$  
^$jb7HMObI  
template < typename Func > {%5eMyF#  
struct func_return ?3`UbN:  
  { :K,i\  
template < typename T > T@B/xAq5!  
  struct result_1 /N10  
  { x_Y!5yg E  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dh iuI|?@  
} ; oG?Xk%7&\  
3BUSv#w{i  
template < typename T1, typename T2 > 9wUkh}s  
  struct result_2 r.&Vw|*>  
  { [#vH'y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; hp X9[3  
} ; V#$RR!X'  
} ; A2Ed0|By  
',@3>T**  
`:KY\  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Ykw*&opz  
ifQ*,+@fxR  
template < typename Func, typename aPicker > Wq&if_  
class binder_1 ;?i W%:_,  
  { %3-y[f  
Func fn; Np9<:GF1  
aPicker pk; zrgk]n;Pq  
public : N/2 T[s_&  
dt]-,Y  
template < typename T > R4cM%l_#W  
  struct result_1 ~L\z8[<C  
  { _4So{~Gf1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &i6mW8l  
} ; n0 {i&[I~+  
9wwqcx)3(  
template < typename T1, typename T2 > '[:D$q;  
  struct result_2 ~rKrpb]ow  
  { I;|B.j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sY Qk  
} ; %/.b~|,-  
lT?v^\(H  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} x~~|.C ,  
wKxtre(v  
template < typename T > ^"2J]&x`G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Om\vMd@!  
  { *Kg ks4  
  return fn(pk(t)); "?xHlYj@+  
} D=Gtq6jd  
template < typename T1, typename T2 > zu{P#~21  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,!y$qVg'\f  
  { PiIpnoM  
  return fn(pk(t1, t2)); 2r?G6D|  
} xs bE TP?  
} ; WPMSm<[  
)9`qG:b'  
l<LI7Z]A  
一目了然不是么? h(_57O:  
最后实现bind ;:g@zAV  
'Aq{UGN  
06Sceq  
template < typename Func, typename aPicker > v%z=ysA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NP3y+s  
  { [EXs  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [D4SW#  
} *C*U5~Zq7:  
%_W)~Pv{+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ucW-I;"  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 *fS"ym@  
3$>1FoSk  
十一. phoenix VU]`&`~J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |N7M^  
;))+>%SGCt  
for_each(v.begin(), v.end(), c9u`!'g`i  
( | rtD.,m   
do_ oIzj,v8$  
[ y I  
  cout << _1 <<   " , " m nX2a  
] :KP @RZm  
.while_( -- _1), 6}Ci>_i4#  
cout << var( " \n " ) hRCJv#]HC  
) k(G^z   
); "_NN3lD)X  
R"t,xM  
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`,Oy(BI  
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 F/kWHVHU[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ZG8DIV\D7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7# Kn8s  
/{n-Y/j p  
eJX9_6m-  
template < typename Cond, typename Actor > )g%d:xI  
class do_while `e&Suyf4B  
  { FGmb<z 2p  
Cond cd; <=/hi l  
Actor act; L^?qOylu  
public : +lcbi  
template < typename T > 4p;`C  
  struct result_1 -- 95Jz  
  { #r\4sVg  
  typedef int result_type; .|fH y  
} ; \V~eVf;~  
Moza".fiN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j>"@,B g*  
J<h $ wM  
template < typename T > E4/Dr}4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2eY_%Y0  
  { bwMm#f  
  do o|<!"AD7  
    { 8wFJ4v3  
  act(t); B%6)}Nl[  
  } Z=o2H Bm7  
  while (cd(t)); 3bH'H*2  
  return   0 ; }9OC,Y8?D  
} j6 z^Tt12  
} ; y??XIsF  
x g  
vXZOy%$o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ndMA-`Ny,  
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。 dkTX  
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。 &n:.k}/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。 =-n}[Y}A  
下面就是产生这个functor的类: U!\.]jfS  
uHzU-FZ|B  
GGs}i1m  
template < typename Actor > f r6 fj  
class do_while_actor ;[OH(!  
  { &}B|"s[  
Actor act; {cVEmvE8  
public : c`w}|d]mC  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~=l;=7 T  
7;wd(8  
template < typename Cond > {_p_%;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; B[?Ng}<g`  
} ; A$0fKko  
Pu$Tk |  
;iL#7NG-R  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 X\qNG]  
最后,是那个do_ +a{1)nCXe  
#.)0xfGW)n  
RMu~l@  
class do_while_invoker -k e's  
  { 'zuIBOH`j3  
public : 1\2no{Vh  
template < typename Actor > >U27];}y  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const fJ!R6D  
  { fuf"Ae  
  return do_while_actor < Actor > (act); )zdQ1&@  
} Bn&ze.F  
} do_; n9ej7oj  
\\;jw[P0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^8N}9a  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 hT+_(>hT  
最后来说说怎么处理break和continue VTY 5]|;  
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。 .Vvx,>>D  
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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