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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda b S'dXP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 0vMKyT3 c  
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, b+L!p.:  
j'lC]}kH  
BbPRPkV  
[e{D  
  class filler bik lja  
  { aNwx~t]G  
public : UXw I?2L  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @3~Wukc  
} ; +G,_|C2J  
_@ g\.7@0G  
a :cfr*IsK  
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: YtXd>@7  
Oh,Xjel  
cyh ;1Q  
Z&7Yl(|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); !Fs<r)j  
,8cVv->u/  
jzwHb'4B3  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aN!,\D  
+x~p&,w?  
0oqOX  
JgV4-B0  
二. 战前分析 9hJ a K  
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。 ZkNet>9  
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 4ti,R'  
U r8JG&,  
,|j\x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z.OJ1vY7  
  /* --------------------------------------------- */ k`s_31<  
vector < int *> vp( 10 ); 0n={Mb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 90ov[|MkM  
/* --------------------------------------------- */ r"t,/@`n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bw!*=<  
/* --------------------------------------------- */ `(6cRT`Wp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~B7<Yg  
  /* --------------------------------------------- */ VZ7E#z+nM#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *?>52 -&b  
/* --------------------------------------------- */ }1Q> A 5e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 4H{$zMq8  
;q#Pl!*5  
GgE 38~A4  
j(M.7Z7^  
看了之后,我们可以思考一些问题: Bw9O)++  
1._1, _2是什么? Xo6zeLHO  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -U\s.FI.AR  
2._1 = 1是在做什么? EoS6t  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 g!)*CP#;  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5,\|XQA5!  
PWO5R]  
Q9Go}}n  
三. 动工 m6Qm }""  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: e2pFX?  
2(P<TP._E  
1O1MB&5%  
-$,'|\Y  
template < typename T > =Ew77  
class assignment n;QFy5HB8  
  { Jyp7+M]  
T value; p[;@9!t  
public : 8~O0P=  
assignment( const T & v) : value(v) {} J~h9i=4<bF  
template < typename T2 > O5:[]vIn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } A+z}z@K  
} ; O:8Ne*L`D  
=NWzsRl,  
tJm1Q#||  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ):n'B` f}z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3-)R'  
gf^y3F[\  
UMHFq-  
b=SCyGxlZ5  
  class holder IBW-[lr7  
  { `trcYmR=k  
public : mApl;D X  
template < typename T > ']Z%6_WF  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const kPO+M~+n  
  { BHU=TK@GR  
  return assignment < T > (t); '<O.J(N~4!  
} Kp!A ay  
} ; hE'>8{  
`H9 !Z$7G  
OU*skc>  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: j@4]0o  
S8C} C#  
  static holder _1; '>Thn{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n 8FIxl&u  
:w7?]y6~S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Ga pM~~  
而不用手动写一个函数对象。 /!60oV4p0  
#E#@6ZomT  
fVi[mH0=+  
48{B}j%oU  
四. 问题分析 5fLp?`T  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 n' 1LNi  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 .Y }k@T40a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 iEbW[sX[ 4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /2 qxJvZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 pi/&WMZ<  
_*xY>?Aq  
五. 问题1:一致性 y`cL3 xr4R  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| '}q/;}ih  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Gq7\b({=  
eu//Q'W  
struct holder FMitIM*]   
  { 7Oi<_b  
  // t&IWKu#  
  template < typename T > +KOhDtLMG  
T &   operator ()( const T & r) const }}Gkipp  
  { '"h}l`  
  return (T & )r; .s|5AC[  
} ;Q[E>j?w=  
} ; ( v$ i  
OJ.oHf=K!  
这样的话assignment也必须相应改动: _P%PjFQ)  
:zpT Gk8Z  
template < typename Left, typename Right > GY"c1 KE$  
class assignment kc2 8Q2  
  { jV<5GWq  
Left l; N5tFEV'G  
Right r; \[/}Cy  
public : Yfy";C7X  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (.b!kfC  
template < typename T2 > 9QeBz`lm)  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <1`MjP*w  
} ; Of eM;)  
:\%hv>}|  
同时,holder的operator=也需要改动: B|=S-5pv*  
Qh]k)]+*|  
template < typename T > V2g"5nYT  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \\Z?v,XsS  
  { }$* z:E  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 46H@z=5  
} [lz H%0 V  
}T53y6J#  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 8A 'SMJi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 8sq0 BH  
upq3)t_  
return l(rhs) = r; T`c:16I  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ft!D2M  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x@|10GC#:  
_J,*0~O$  
template < typename Tp > Jt)J1CA Yo  
class constant_t F'ez{ B\AX  
  { y"H(F,(N  
  const Tp t; %-|$7?~   
public : G+m[W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V Y@`)  
template < typename T > m=w #l>!  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const .4y44: T  
  { JYLAu4s6  
  return t; Ctk1\quz  
} ,,?XGx  
} ; M1*x47bN  
P|a|4Bb+fW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 gGs"i]c  
下面就可以修改holder的operator=了 ifmX<'(9A  
9rM#w"E?<  
template < typename T > _# &_`bZH  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const q{!ft9|K\d  
  { 6f+@@=Xc  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !)`m mr  
} WGUd@lC~  
HLqDI lL  
同时也要修改assignment的operator() sjHcq5#U!  
Q0L1!}w   
template < typename T2 > R,-DP/ (im  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } <4I`|D3@  
现在代码看起来就很一致了。 E:P_CDSd]  
"a<:fEsSE  
六. 问题2:链式操作 C~M,N|m+^  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 6hHMxS^o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^vI`#}?  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 w=~X6[+3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 /5Yl, P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 2TQ<XHA\  
S4!B;,?AxN  
template < typename T > }3-`e3  
struct result_1 WHRBYq_  
  { 02^Nf7DMR  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ;r XZ?"  
} ; uzS;&-nA  
_iu^VK,}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 66po SZR@  
k?_uv  
template < typename T > k:&B b"  
struct   ref ]'z 5%'  
  { `a@YbuLd  
typedef T & reference; ];QX&";Z  
} ; +t(Gt0+  
template < typename T > {$C"yksr  
struct   ref < T &> l4^MYwFR{O  
  { :6Gf@Z&+  
typedef T & reference; ] B>.}  
} ; ~hT(uxU/  
4v`;D,dIu  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )\{]4[9N  
U \F ?{/  
template < typename T > ayLINpL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const `L3{y/U'  
  { \{o<-S;h  
  return l(t) = r(t); Mp@dts/|  
} =3GgfU5k  
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。 ~;oaW<"  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 bFJ>+ {#  
9Wdx"g52_D  
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 so@ijl4{Z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: -hGLGF??  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 $8Gj9mw4e'  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 mD,fxm{G  
最后的布局是: q oz[x  
                Add VrJf g  
              /   \ 5zF$Q{3  
            Divide   5 ,F=FM>o  
            /   \ X6r3$2!  
          _1     3 ,oJ$m$(Lj  
似乎一切都解决了?不。 2rM/kF >g  
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。 IG!(q%Gf  
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。 AzSmfEaU0  
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: tjcsT>  
4^ZbT  
template < typename Right > +_ $!9m  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Ag;Ybk[  
Right & rt) const Hr*xAx  
  { 4@Bl 1b[<  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 12}!oS~_  
} j!IkU}*c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &HqBlRo  
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。 f/sLQdK,  
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。 -E.fo._L5  
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。 R vd'uIJ  
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。 (:RYd6i  
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? 3O|2Z~>3  
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: Bsj^R\  
QGnUPiD^  
template < class Action > VP1 z"j:  
class picker : public Action Dp?lgw  
  { ,S&p\(r.  
public : bMqFrG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L^Fb;sJYI  
  // all the operator overloaded Gf-GDy\{  
} ; H2yPVJ\Y)"  
4UMOC_  
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。 z7&m,:M  
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: =RHIB1  
xN!In-v[j;  
template < typename Right > Xj<xen(  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4@M`BH`  
  { 9dva]$^:*1  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); a._>?rVy  
} vJ>o9:(6  
((6?b5[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {v2[x W  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 EU'P U  
`KieN/d%  
template < typename T >   struct picker_maker m~gcc  
  { X#ud_+6x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B_"PFWwg  
} ; @u:q#b  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > &pH XSU  
  { 6|1*gl1_LD  
typedef picker < T > result; 4p>,  
} ; Tzfk_h3hE  
-(zw80@&  
下面总的结构就有了: i({MID)/_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 ^$y`Q@-9  
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。 P9M%B2DQ6f  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *,,:;F^  
至此链式操作完美实现。 hcR^?  
y]uBVn'u  
[f]:h Ji  
七. 问题3 UryHte  
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。 _RWH$L9  
M`?ATmYy  
template < typename T1, typename T2 > )!'7!" $  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Rpxg 5  
  { Mz;KXP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); *~d<]U5h  
} m>!aI?g  
b:$q5  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: so A] f  
zG<>-?q~'  
template < typename T1, typename T2 > ;33SUgX  
struct result_2 J>fq5  
  { 5L,q,kVS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; S~^]ib0  
} ; '^tC|)  
)+f"J$ah  
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? sc z8 `%  
这个差事就留给了holder自己。 Sre:l'.  
    )O>M~  
1|$J>  
template < int Order > *nwH1FjH  
class holder; w=thaF.  
template <> /Y [ b8f  
class holder < 1 > $I9U.~*  
  { [>lQi X  
public : &H2j3De  
template < typename T > \+<=O`  
  struct result_1 d26#0Gt-4i  
  {  }S}%4c>  
  typedef T & result; jm[f|4\  
} ; 0"i QHi  
template < typename T1, typename T2 > 2nSK}q  
  struct result_2 eH%i8a  
  { F`.W 9H3  
  typedef T1 & result; BfQ#5  
} ; &0OH:P%  
template < typename T > B. #-@  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |oR#j `  
  { vhN6_XD  
  return (T & )r; m[Qr>="  
} e<"sZK  
template < typename T1, typename T2 > [!4V_yOb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vX$|/74  
  { sAjN<P  
  return (T1 & )r1; 6ciA|J'MR  
} LWV^'B_X-  
} ; 'r} y{`3M  
#y1M1Og  
template <> H`7T;`Yb  
class holder < 2 > VgMuX3=  
  { 0kaMYV?  
public : ^ j<2s"S  
template < typename T > }p*WH$!~  
  struct result_1 M+7jJ?n  
  { kMg[YQ]OC  
  typedef T & result; ZC)m&V 1  
} ; `-5gsJ  
template < typename T1, typename T2 > 35YDP|XZb  
  struct result_2 @ZtvpL}e  
  { TrBtTqH)  
  typedef T2 & result; X&!($*/  
} ; S~GS:E#  
template < typename T > ?Xq kf>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 'N/u< `)  
  { cgR8+o  
  return (T & )r; t]xR`Rr;X  
} z/i&Lpr:  
template < typename T1, typename T2 > }L>0}H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q1x=@lXR  
  { wLo<gA6;  
  return (T2 & )r2; IC-W[~  
} BuS[(  
} ; 3*eS<n[uG  
Jv~^hN2  
s_U--y.2r(  
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> >。 %\!@$]3q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o1[[!~8e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: xxpzz(S ]A  
I1JF2" {c  
return l(i, j) = r(i, j); mA5sK?W  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) \Lm`jU(:l  
"f-HOd\=  
  return ( int & )i; M?I^`6IOc8  
  return ( int & )j; {ApjOIxk  
最后执行i = j; H2CpZK'  
可见,参数被正确的选择了。 gVs@T'  
Q=^TKsu  
O66b^*=N}x  
3/8<dc  
2QKt.a  
八. 中期总结  `dIwBfg_  
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: i_p-|I:hQ  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 a!, X@5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G1wJ]ar  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor UFyk%#L  
iO}KERfU  
1}OM"V  
@Z Dd(xB&  
i.e4<|{  
I\|.WrMNi  
九. 简化 6Z{(.'Be  
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。 >&Y\g?Z6G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 L!~ap  
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: j-t"  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !'a <Dw5  
  +-*/&|^等 @R;&PR#5  
2. 返回引用。 18> v\Hi<  
  =,各种复合赋值等 K8h\T4  
3. 返回固定类型。 W?du ]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) JG{`tTu  
4. 原样返回。 (dHjf;  
  operator, 0m4'm<2m  
5. 返回解引用的类型。 <A&Zl&^1  
  operator*(单目) c;88Wb<|W  
6. 返回地址。 )<.y{_QUN  
  operator&(单目) 8*&YQId~  
7. 下表访问返回类型。 ,Eo\(j2F.  
  operator[] (SByN7[g b  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 J#\oc@  
  operator<<和operator>> W4)bEWO+q  
_U Y5  
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。 cuL/y$+EY  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: u"DE?  
CM)V^k*  
template < typename Left > ?3<Y/Vg%c  
struct value_return Fp>nu_-"  
  { LXf|n  
template < typename T > 40 zO4  
  struct result_1 c,}VC-  
  { xggF:El3{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \9]- (j6[H  
} ; imyfki $B  
 Au*1-  
template < typename T1, typename T2 > c~!ETwpHQ  
  struct result_2 .>Fpk7  
  { 877Kv);  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; p Moza8  
} ; ;&MnPFmq  
} ; x|g2H.n  
8[:G/8VI  
Nop61zj  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait "_:6v64Gx  
g-cg3Vso  
下面我们来剥离functor中的operator() K+Pa b ?  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Wlp`D  
C#L|7M??;  
return l(t) op r(t) \xmDkWzE  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) _AH_<Z(  
return op l(t) <|hrmwk|  
return op l(t1, t2) R0-Y2v  
return l(t) op zO0K*s.yK  
return l(t1, t2) op dcfwUjp[  
return l(t)[r(t)] @[ {5{ y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rVp^s/A^;  
@?& i   
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: (t,mtdD#1  
单目: return f(l(t), r(t)); f,ql8q(|J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); nI8zT0o  
双目: return f(l(t)); 1D%E})B6  
return f(l(t1, t2)); 8tzL.P^  
下面就是f的实现,以operator/为例 W3n[qVZIC  
<]*Jhnx/  
struct meta_divide \8USFN~(Y  
  { Is9.A_0h  
template < typename T1, typename T2 > 38%"#T3#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 7?\r9bD  
  { 9fsc>9  
  return t1 / t2; Z 4c^6v  
} upFe{M@  
} ; 3;R`_#t+  
D!i|KI/  
这个工作可以让宏来做: ,q$2D,dz  
+^*b]"[  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /f hS#+V*  
template < typename T1, typename T2 > \ 5[~ C!t;  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; V@K^9R,|  
以后可以直接用 ?<^^.Si  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) n;y[%H!g  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 #z}0]GJKj  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) m/`L3@7Tt  
4I2#L+W  
r>G||/Z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 R S] N%`]  
kD6Iz$tr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4v2JrC;  
class unary_op : public Rettype qJw\<7m  
  { 2FGCf} ,  
    Left l; ?i}wm`  
public : *=77|Dba  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m;S%RB^~H  
JC}T*h>Ee  
template < typename T > 6mjD@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `0-i>>  
      { jRxzZt4  
      return FuncType::execute(l(t)); jJ?G7Q5 l  
    } u3sr"w&  
|V^f}5gd  
    template < typename T1, typename T2 > K] &GSro  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `R*!GHro  
      { %m$t'?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 2 S2;LB  
    } ,/[1hhP@  
} ; Ld=6'C8ud  
Vc+~yh.)  
;}k_  
同样还可以申明一个binary_op M->#WGl\B  
f|2QI ~R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~O 4@b/!4  
class binary_op : public Rettype 3w! NTvp  
  { z'0 =3  
    Left l; S(:|S(  
Right r; Az/P;C=  
public : k0xm-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <<H'Z  
H-8_&E?6m  
template < typename T > Htep3Ol3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1h`#H:  
      { fmFs  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )7Oj  
    } Z*'_/Grv?  
z0T6a15f!P  
    template < typename T1, typename T2 > qnO/4\qq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5'EoB^`8N~  
      { yaAg!mW  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); {3 >`k.w  
    } ,fj~BkW{  
} ; KC54=Rf  
3) XS^WG  
ca%XA|_J  
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 EDg; s-T=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,|w,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Wr,pm#gl6  
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。 Qk&6Z%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! &]c7<=`K"  
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。。。 s2K8|q=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /1r {z1pv\  
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) l Ng)k1  
下面是修改过的unary_op iF1zLI<A  
RMAbu*D0  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > oB+@05m8  
class unary_op ]Y f8  
  { mQ\oR|  
Left l; TaZlfe5z  
  ^{-Z3Yxd  
public : &p=(0$0&-  
+lJD7=%K]Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DMT2~mh  
MU1T="N^+  
template < typename T > ShOB"J-  
  struct result_1 %i&\ X[  
  { P}-S[[b73s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ST\d -x  
} ; T"E%;'(cp)  
3.%jet1  
template < typename T1, typename T2 > PH!rWR  
  struct result_2 C0L(ti;  
  { yI's=Iu`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; l+?sR<e?!  
} ; 6Q`7>l.|?  
fjS#  
template < typename T1, typename T2 > kFi=^#J{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8+~'T|  
  { ;5}"2hU>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); r4 ;nkx  
} Chtls;Ph[  
!XY}\zKq  
template < typename T > NaeG)u#+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S?Uvt?  
  { JwUz4  
  return OpClass::execute(lt(t)); (@xr/9:i  
} wE_#b\$=b  
U?ZxQj66}  
} ; `e5f69"  
6)9X+U@  
\X;)Kt"  
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 %UCuI9  
好啦,现在才真正完美了。 Fw6x (j"  
现在在picker里面就可以这么添加了: pbqJtBBDDS  
3L;&MG=  
template < typename Right > _\AT_Zmy  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _?9|,  
  { +4K'KpFzZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); %X(|Z4dL  
} 5Veybchy "  
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。 =UF mN"  
QkY;O<Y_  
BEii:05  
200Fd8Ju  
PJ'@!jx  
十. bind 0,m@BsK  
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。 AkBEE  
先来分析一下一段例子 Yn-;+ 4 K  
|A:+[35  
"@&I*1&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} g=kuM  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 L(3} H,t  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9jrlB0  
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。 IaRq6=[  
我们来写个简单的。 50`<[w<J q  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FdmoR;  
对于函数对象类的版本: vv`,H~M6  
K$~Ja  
template < typename Func > \@*D;-b  
struct functor_trait fngk<$lvg  
  { YXTd^M~@D  
typedef typename Func::result_type result_type; [f-<M@id/  
} ; >^d+;~Q;  
对于无参数函数的版本: fvw&y+|y!  
c+]5[6  
template < typename Ret > +q)B4A'J!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'M3V#5l)@|  
  { SWMi+)  
typedef Ret result_type; o%?~9rf]]  
} ; M\bea  
对于单参数函数的版本: 8f-B-e?k  
RQd5Q.  
template < typename Ret, typename V1 > __,}/|K2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -wn(J5NnR  
  { Xq.G vZS`  
typedef Ret result_type; "?Xb$V7  
} ; yI}_ U  
对于双参数函数的版本: +L<x0-&  
u[1'Ap  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > FLOSdMYdw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T~-PT39E  
  { Z/= HQ8  
typedef Ret result_type; k[;(@e@c  
} ; Ih5F\eM  
等等。。。 MNsgD3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ed&M  
ewzZb*\  
template < typename Func > 4Awl  
struct func_return j{;IiVHnR  
  { /? HLEX  
template < typename T > ryoD 1OE  
  struct result_1 e=EM07z  
  { L9(!L$  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; NW@guhK.  
} ; .eM A*C~n  
X4:SH> U!  
template < typename T1, typename T2 > s4Y7x.-  
  struct result_2 BJ7m3[lz  
  { &&{_T4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [[9XqD]  
} ; ao.v]6a  
} ; nXcOFU  
d"JI4)%  
P*sb@y>}O  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 <bxp/#6D  
+UC-  
template < typename Func, typename aPicker > A]"IQ-  
class binder_1 <)$b=z  
  { 7"Iagrgw  
Func fn; U4$CkTe2Y  
aPicker pk; t(?tPt4zp  
public : 9<S};I;  
k=qb YGK  
template < typename T > :6X?EbXhK  
  struct result_1 h> A}vI*:  
  { c<j  +"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; by%k*y  
} ; yu] nK-Y7S  
H@pF3gh  
template < typename T1, typename T2 > +~]LvZtI_  
  struct result_2 ~J,e^$u  
  { ^N_?&pgy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  [EU \-  
} ; X7gtR|[  
#9) D.d|5  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} $f]dL};  
YXWlg%s  
template < typename T > o{wXq)b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U:o(%dk  
  { 6t(I.>-  
  return fn(pk(t)); dY%>C75O  
} >,. x'{  
template < typename T1, typename T2 > 2Sg,b8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wth*H$iF  
  { vD*9b.*  
  return fn(pk(t1, t2)); >X!A/; $  
} Swg%[r=p=  
} ; D,J yb0BW  
-YHyJs-bU  
lGAKHCs  
一目了然不是么? ^`XTs!.  
最后实现bind k+FiW3-  
*yxn*B_xZ  
;iMgv5=  
template < typename Func, typename aPicker >  zL,B?  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Us*"g{PQ  
  { ^|0>&sTHOH  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?yqTLj  
} N N;'QiE  
urK[v  
2个以上参数的bind可以同理实现。 =-U8^e_Y  
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。 YKT=0   
ZhpbbS  
十一. phoenix Z#P:C":e  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -N]%) Hy  
f~NGIlgR  
for_each(v.begin(), v.end(), p:n.:GZ=y  
( EsR$H2"  
do_ '6&a8&:  
[ X}s}E ;v9  
  cout << _1 <<   " , " Y +9OP  
] j\S}TaH0e  
.while_( -- _1), +P?^Yx0d  
cout << var( " \n " ) u4UQMj|q  
) )Cm7v@B   
); \h}a?T6  
2'6:fr=R  
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: $rG~0  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor GE{u2<%@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 56 raZC  
那么我们就照着这个思路来实现吧: TQ\\/e:  
<CnTiS#  
lZa L=HS#L  
template < typename Cond, typename Actor > sjISVJ?  
class do_while xEfz AJ5&  
  { w0FkKJV  
Cond cd; M >BcYbXf  
Actor act; }JKK"d}U  
public : BCK0fk~  
template < typename T > T+y3Ph--^  
  struct result_1 5@xl/  
  { ;%H/^b.c  
  typedef int result_type; @a{1vT9b  
} ; |tkhsQ-;  
*j0kb"#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} LYv$U;*+  
b\l +S2  
template < typename T > `Ko6;s#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rcWr0q  
  { Jm l4EW7  
  do (\=iKE4#  
    { k5%:L2FO  
  act(t); M!e$h?vB  
  } 2 Xt$KF,?  
  while (cd(t)); ;ESuj'*t  
  return   0 ; 4x'N#m{p  
} U%~L){<V[  
} ; [N-t6Z*  
e(NpX_8  
)K0BH q7r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (gn)<JJS}  
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。 fq"<=  
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。 ?xbPdG":R  
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。 i9FHEu_  
下面就是产生这个functor的类: 85Hb~|0  
;P{HePs=)  
_26~<gU8  
template < typename Actor > itmdY!;<  
class do_while_actor )Bq~1M 2  
  { smM*HDK  
Actor act; C)r!;u)AZH  
public : D/$$"AT  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} f.4m6"1  
HJn  
template < typename Cond > Z,~EH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; RU1+ -   
} ; \v'\ Ea~  
Q]q`+ Z65  
+H7lkbW  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 _p~lL<q-K[  
最后,是那个do_ 3',|HA /x  
}BpCa6SAs  
lUR7zrwJ]o  
class do_while_invoker BN?OvQ  
  { ?>_[hZ  
public : WzC_M>_  
template < typename Actor > 0pSqk/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |G5Me  
  { %b H1We  
  return do_while_actor < Actor > (act); m&H@f:  
} #sOkD  
} do_; ItZqLUJ m  
Fnnk }I}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? CCp8,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #N=!O/Y  
最后来说说怎么处理break和continue ib4shaN`  
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。 AQ>8]`e`  
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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