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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda A{<xc[w;p  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $cVi;2$p  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, y@wF_WX2  
w.N,)]h  
}xlKonk  
+@VYs*&&  
  class filler y5 m!*=`l`  
  { :o"8MZp  
public : dZGbC9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MF[z -7  
} ; j K8'T_Pah  
P.sgRsL  
Vj; vo`T  
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: d \>2  
<E\V`g  
NfE.N&vI_c  
' 9J|=z9.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Napf"Av  
2@vj!U8  
5eX59:vtl  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 v.W{x?5  
s%;<O:x8o  
:G)<}j"sM  
8 3.E0@$  
二. 战前分析 w5]l1}rl  
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。 :k46S<RE  
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 S:Tm23pe  
' eO/PnYW  
wUi(3g|A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sa1mC  
  /* --------------------------------------------- */ v@G4G*x\  
vector < int *> vp( 10 ); jnoL2JR[=-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 30FykNh  
/* --------------------------------------------- */ ~_!ts{[E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &WZP2Q|  
/* --------------------------------------------- */ MY-.t-3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); a%hGZCI  
  /* --------------------------------------------- */ @XOi62(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); w 7tC|^#G  
/* --------------------------------------------- */ |Vx~fKS\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); -O&"|   
Z{{ t^+XG  
dm R3Y.\jd  
] mj v;C  
看了之后,我们可以思考一些问题: SZVV40w  
1._1, _2是什么? "E*8h/4u  
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。  }sMW3'V  
2._1 = 1是在做什么? { U <tc4^  
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。 rbk<z\pc  
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。 !Y;<:zx5  
)-&nxOP  
 SNvb1&  
三. 动工 $<e +r$1  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J(d2:V{h  
ccO aCr  
F(CRq`  
q|q:: q*  
template < typename T > [Hcaw   
class assignment eX<K5K.B  
  { wsg//Ec]  
T value; N4[E~ -  
public : :$"7-a %f  
assignment( const T & v) : value(v) {} R'EW7}&  
template < typename T2 > TC-f%1(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GhnE>d;i  
} ; X*Z5 P  
J5T=!wF (  
tE!'dpG5)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 0&`}EXe<f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Riql,g/  
9YSVK\2$  
 3t  
<`JG>H*B6  
  class holder hU,$|_WDy  
  { 4]UT+'RubX  
public : jA2ofC  
template < typename T > v7@H\x*  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e?)yb^7K  
  {  nhfwOS  
  return assignment < T > (t); F7 uhuqA]N  
} 8Nvr93T,  
} ; N^@ \tg=  
Lr M}?9'  
Y}/jR6hK  
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: q[boWW  
ZA.fa0n  
  static holder _1; ",ad7Y7i  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 yQS04Bl]  
}'jV/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Kcn\g.  
而不用手动写一个函数对象。 Ck(.N  
v,\93mNp[  
I2*oTUSik  
|p'i,.(c_W  
四. 问题分析 (^S5Sc=  
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。 `9EVB;  
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。 2nx8iA  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _z:Qhe  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 $Z7:#cZ Y  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 gY\mXM*^  
{gIEZ{  
五. 问题1:一致性 UQdyv(jXq  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Bi_J5 If  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >PH< N  
wrK#lh2  
struct holder ork|yj/A  
  { w?;b7i  
  // 1OPfRDn.bk  
  template < typename T > 8g5.7{ky  
T &   operator ()( const T & r) const [Ye5Y?  
  { ~D!ESe*=  
  return (T & )r; (q k5f`O  
} F25<+ 1kr  
} ; | W?[,|e  
i-V0Lm/  
这样的话assignment也必须相应改动: [5LMt*Y  
aZ/yCS7  
template < typename Left, typename Right > Rc%PZ}es  
class assignment fSC.+,qk  
  { lDU#7\5.  
Left l; </hR!Sb]  
Right r; (\q[gyR  
public : jQIV2TY[  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &`sR){R  
template < typename T2 > |bvGYsn_#=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } W[ "HDR  
} ; jrdtd6b}  
HtS#_y%(  
同时,holder的operator=也需要改动: cB36p&%  
.6I%64m  
template < typename T > Vdy\4 nu(  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |Qq+8IeYG  
  { I,z"_[^G  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); a5I%RY  
} kpY%&  
5z[6rT=a  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 7\ZL  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Q}ZBr^*]1e  
tJG (*   
return l(rhs) = r; k#-[ M.i  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 p|;o5j{  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: =~;zVP   
ep`/:iYW  
template < typename Tp > 8\u;Wf  
class constant_t W -!dMa  
  { vy:6_  
  const Tp t; ;9Hz{ej  
public : .>oM z&  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 3?]S,~!F  
template < typename T > I@c0N*(  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~EPjZ3 ?  
  { s!=!A  
  return t; }K+\8em  
} s~#?9vW  
} ; > d)|r  
L7[X|zmy*x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E'fX&[  
下面就可以修改holder的operator=了 @)06\ h  
Q,O]x#  
template < typename T > 6p e4Ni7I2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const hiT9H5 6 >  
  { w`"W3(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); (''$' 5~  
} ~'|&{-<  
bwT"$Ee  
同时也要修改assignment的operator() WoJ]@Me8  
jeyaT^F(   
template < typename T2 > ) +*@AM E  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wN$uX#W|  
现在代码看起来就很一致了。 KS8\F0q  
_GRv   
六. 问题2:链式操作 g9! d pP  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %9cqJ]S  
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。 yFa&GxSq  
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。 ;Ce 2d+K  
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。 _6| /P7"  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Ab/v_ mA;  
C}|O#"t^\  
template < typename T > Q9SPb6O2  
struct result_1 pZW}^kg=  
  { T`j  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $K;_Wf  
} ; x Xl$Mp7  
eDvXU_yA  
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: {_+>"esc  
c M|af#o  
template < typename T > G`&'Bt{Z*  
struct   ref NN?Bi=&9  
  { `,<>){c|  
typedef T & reference; !<JG&9ODP  
} ; ^$3w&$K*  
template < typename T > HP1X\h!Ke  
struct   ref < T &> h%4 ~0  
  { =r=^bNO  
typedef T & reference; e=|F(iW  
} ; #IcT @(  
s#4))yUR6Z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: c|8KT  
L+`}euu5  
template < typename T > >7eu'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 47$-5k30  
  { ">v_uq a  
  return l(t) = r(t); C _ k_D  
} im_0ur&'  
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。 <L[  *hp  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Zz wZ, (  
9~*_(yjF  
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 % DHP  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: $Ykp8u,(  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4p0IBfVG  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 D<$j`r  
最后的布局是: LK oM\g(  
                Add K'ed5J  
              /   \ \:18Uoe7  
            Divide   5 "y3dwSS  
            /   \ P<g|y4h  
          _1     3 .'+|>6eU  
似乎一切都解决了?不。 \3 O-} n1S  
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。 y^vfgP<@  
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。 S<)RVm,!e  
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: $]`'Mi  
6-Vl#Lyb  
template < typename Right > Ra*k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const S@l a.0HDA  
Right & rt) const %u<&^8EL+#  
  { A X^3uRQJ  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); U{.+*e18  
} 'R-JQ E-]  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;FIMCJS  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 FlM.D u  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 "Hsq<oV8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Yn?2,^?N  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 *+zy\AhkP  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? O=9VX  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: 0*'`%W+5  
KD<; ?oN<O  
template < class Action > 7m@^=w  
class picker : public Action Z"PDOwj5  
  { |M0,%~Kt  
public : h)aWerzL  
picker( const Action & act) : Action(act) {} OQX{<pQ6  
  // all the operator overloaded 9# .NPfMF  
} ; eo}S01bt  
^me}k{x  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 b{ubp  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: S|Ij q3  
4YB7og%P  
template < typename Right > 2TevdyI  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Cvu8X&y  
  { U3dR[*  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8[{0X4y3  
} %i JU)N!  
S'H0nJ3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > c Gaz$=/  
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。 xN":2qy#T  
'AlSq:gZ  
template < typename T >   struct picker_maker .w*{=x0k  
  { 3:CQMZ|;@  
typedef picker < constant_t < T >   > result; &t=>:C$1Y  
} ; Wy0a2Ve  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > eG2qOq$[  
  { 5IB:4zx^h  
typedef picker < T > result; XiZ Zo  
} ; 2+G:04eS,e  
D;#Yn M3  
下面总的结构就有了: R'a5,zEo/  
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。 F.* snF  
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。 ;V}FbWz^v6  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 IbNTdg]/F`  
至此链式操作完美实现。 ,:Ix s^-  
vNwSZ{JBd  
;@ !d!&  
七. 问题3 S0o,)`ZB  
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。 \gk3w,B?E  
:Y)kKq d  
template < typename T1, typename T2 > ,uD*FSp>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const   } k%\  
  { ~IN$hKg^  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); B}xo|:f!zj  
} {Z{NH:^  
yK2*~T,6@  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 7{/:,  
rF j)5~  
template < typename T1, typename T2 > .f!eRV.&  
struct result_2 aPP<W|Cmo2  
  { 0 ?*I_[Y  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; m^s2kB4A[  
} ; -gX2{dW  
keq[ 6Lv  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢?  f"=4,  
这个差事就留给了holder自己。 =)UiI3xHk  
    Q*J ~wuE2  
TH}ycue  
template < int Order > B7jlJqV  
class holder; D8Waf  
template <> E*b[.vUp  
class holder < 1 > D;8V{Hs  
  { _ JJ0pc9t  
public : an5kR_=  
template < typename T > TD=/C|  
  struct result_1 aFm]?75  
  { d4eCBqx  
  typedef T & result; es(LE/`e  
} ; ?b''  
template < typename T1, typename T2 > 7VZ JGRnn  
  struct result_2 t 6IaRD  
  { zinl.8Uk  
  typedef T1 & result; *9:6t6x  
} ; vi.AzO  
template < typename T > D]`B;aE>A*  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  O,,n  
  { *B~:L"N  
  return (T & )r; v{*X@)$  
} g~sNY|%  
template < typename T1, typename T2 > ImY*cW=M  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5pyvs;As  
  { J?ZVzKTb>}  
  return (T1 & )r1; Pds*M?&F  
} $0C/S5b  
} ; r[4F?W  
9: |K]y  
template <> $YQ&\[pDA  
class holder < 2 > O]LuL&=s y  
  { S<9d^= a  
public : l@F e(^5E  
template < typename T > 78BuD[<X-  
  struct result_1 2o5< nGn  
  { t-'GRme  
  typedef T & result; |0!97* H5  
} ; bQQ/7KM  
template < typename T1, typename T2 > >!p K94  
  struct result_2 \ ozy_s[  
  { jmzvp6N$8  
  typedef T2 & result; m@2xC,@  
} ; Bw7:ry  
template < typename T > Id 7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const cMk%]qfVo8  
  { F"P:9`/  
  return (T & )r; '\YhRU  
} TUn@b11  
template < typename T1, typename T2 > %}5"5\Zz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1mPS)X_  
  { VCtiZ4  
  return (T2 & )r2; tf79Gb>  
} fw};.M  
} ; *B}R4Y|g  
SF=|++b1f  
Y6DiISl  
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> >。 9)hC,)5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: * rANf&y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: LVtQ^ 5>8  
3VB V_/i;  
return l(i, j) = r(i, j); H#` ?toS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) htSk2N/  
=YsTF T  
  return ( int & )i; HON[{Oq  
  return ( int & )j; 54j $A  
最后执行i = j; 6oBt<r?CJ  
可见,参数被正确的选择了。 <aD+Ki6  
s'=]a-l~  
.Vjpkt:H  
gbZX'D  
$iJ #%&D  
八. 中期总结 r+Cha%&D  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CfnCi_=[`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ne*aC_)bT  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 O5%F-}(:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor PS]X Lz  
X0=- {<W  
XArLL5_L  
<Y6>L};  
\Rt  
41D[[Gh  
九. 简化 nu -wQr  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 NVPYv#uK  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 y>1 8)8  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ;BvWU\!  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /qze  
  +-*/&|^等 .}>[ Kr  
2. 返回引用。 >Cc$ P  
  =,各种复合赋值等 z<=t3dj  
3. 返回固定类型。 #Og_q$})f  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) HWZ*Htr  
4. 原样返回。 {IwYoRaXa  
  operator, m&8_i`%<  
5. 返回解引用的类型。 rvO+=Tk  
  operator*(单目) $MGd>3%y  
6. 返回地址。 +y#979A,  
  operator&(单目) Z28@yD +  
7. 下表访问返回类型。 [0@i,7{ZqE  
  operator[] xGPv3TLH^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Wd<}|?R  
  operator<<和operator>> 9V!K. _Cb  
@L7rE)AU.  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 *E6 p=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Bqj *{m  
G;+ 0V0K  
template < typename Left > ~vS.Dr  
struct value_return O-YE6u  
  { @#">~P|Hp  
template < typename T > XA%?35v~  
  struct result_1 !4fL|0  
  { M-t9zT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D1a2|^zt  
} ; eU*h qy?0  
c6.|; 4  
template < typename T1, typename T2 > ? ~8V;Qn  
  struct result_2 tO$M[P=b  
  { =!aV?kNS8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 8a1{x(\z.  
} ; 1's^W  
} ; i^Q^F  
KDk^)zv%!  
9m>_q Wa A  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C ^'}{K  
3]A'C&  
下面我们来剥离functor中的operator() W X9BS$}0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: SY.V_O$l }  
5O*$#C;c  
return l(t) op r(t) ZN/")  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) g}7%3D  
return op l(t) QG ia(  
return op l(t1, t2) )^AO?MW  
return l(t) op \WEC1+@  
return l(t1, t2) op Z_/03K$q  
return l(t)[r(t)] ]RJ2`xf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =s<QN*zJB0  
:a2?K5  
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: 0'",4=c#V  
单目: return f(l(t), r(t)); 4`B:Mq&j  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); bcg)K`'N  
双目: return f(l(t)); A,@"(3  
return f(l(t1, t2)); /);6 j,x  
下面就是f的实现,以operator/为例 x8t1g,QA  
,;;~dfHm  
struct meta_divide z841g `:C  
  { XCY4[2*a>  
template < typename T1, typename T2 > I;LqyzM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 4l:+>U@KU  
  { es{ 9[RHK  
  return t1 / t2; ?/D#ql7  
} ,KWeW^z'7  
} ; [;}c@  
?Eed#pb_  
这个工作可以让宏来做: _GS2&|7`  
H.e@w3+h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 1k`!w}  
template < typename T1, typename T2 > \ ?*HlAVDcFT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7Uh}|6PU  
以后可以直接用 i "xq SLf=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) O`4X[r1LD  
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 Q{l;8MCL  
(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。。。) <=lP6B  
!G37K8 &&*  
gKnAw+u\  
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 _*_zyWW_j  
YN^8s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j"]%6RwM]  
class unary_op : public Rettype V=U%P[S  
  { 0Pe.G0 #  
    Left l; H}X"yLog*  
public : HD|5:fAqA  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :Wln$L$  
1Pbp=R/7ar  
template < typename T > .(krB% N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <qu\q \  
      { UqH7ec  
      return FuncType::execute(l(t)); LcXrD+ 1  
    } E[y?\{  
["z$rk  
    template < typename T1, typename T2 > a fjC~}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x!J L9  
      { 4)?c[aC4P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 'W)x<Iey1  
    } %rYt; 7B  
} ; Mg].#  
6%? NNEM  
!eW<4jYB  
同样还可以申明一个binary_op a2zo_h2R  
9Rpj&0Is  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m@~HHwj  
class binary_op : public Rettype /*[a>B4-q  
  { V6c?aZ,O  
    Left l; d7 @ N~<n  
Right r; PO #FtG  
public : FU<rE&X2:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }k%>%xQ.  
}r N"H4)  
template < typename T > @Q'5/q+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Jv5G:M5+~  
      { E3'6lv'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); lD(d9GVm{z  
    } X6PfOep  
j \SDw  
    template < typename T1, typename T2 > IBR;q[Dj}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SL(Q;_  
      { 7+0hIKrFC  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); D/U o?,>8  
    } sM4N`$Is23  
} ; 8<P.>u  
3B,nHU  
L\"$R":3{d  
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 Z|)~2[Roa  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 b{sFN !  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) wM><DrQ  
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。 =w8*n2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,y^By_1wS  
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。。。 ,5q^/h  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 t ;[Me0  
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) t.m $|M>  
下面是修改过的unary_op ivt\| >  
Ih{~?(V$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 2)G ZU  
class unary_op X;-,3dy  
  { a].Bn#AH!C  
Left l; ]UMwpL&rY  
  Od"-w<'  
public : #GTmC|[  
r/PsFv{8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3#dUQ1qo6  
NKd):>d%  
template < typename T > v5&WW?IBQ  
  struct result_1 eudPp"Km  
  { \HRQSfGt  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; n32?GRp  
} ; mv5!fp_*7  
3b|.L Jz+  
template < typename T1, typename T2 > " <=^Sm  
  struct result_2 A:N!H_x  
  { fY>\VY$>  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !\p-|51  
} ; Um%E/0j  
A1i-QG/6  
template < typename T1, typename T2 > DRw%~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l.C {Ar  
  { 7%JXVP}A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); W0R6<- 1  
} Y~Zg^x2  
])e6\)  
template < typename T > i`E]gJ$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const h$lY,7  
  { \2 W( >_z  
  return OpClass::execute(lt(t)); rBpr1XKl,  
} d8|:)7PSt  
wd u>3Ch"y  
} ; SJw0y[IL6(  
|]Ockg[  
vh T9#) HI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 4iDo.1B"  
好啦,现在才真正完美了。 !zD| @sX{  
现在在picker里面就可以这么添加了: _w)0r}{  
U; ev3  
template < typename Right > (RGl, x:  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lnTl"9F  
  { aFKks .n3  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Il!iqDHz3  
} Dz.U&+*  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ^ 3Vjmv  
l46O=?usDX  
V$@@!q  
w W-GBY3  
T Li0*)}  
十. bind ci ,o'`Q  
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# SA:>8s  
先来分析一下一段例子 N+h|Ffnp  
x%LWcT/  
n_iq85  
int foo( int x, int y) { return x - y;} x}72jJe`  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t,+p!"MRY  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NH4EsV]  
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。 J\#6U|a""u  
我们来写个简单的。 l@## Ex9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !SVW}Q=5#  
对于函数对象类的版本: l~!#<=.  
^fH]Rlx  
template < typename Func > ]kc]YO7i%R  
struct functor_trait {d=y9Jb^  
  { V5R``T p  
typedef typename Func::result_type result_type; \\)3:1X  
} ; 6VRVk7"  
对于无参数函数的版本: 2N`Vx3  
aNfgSo05@n  
template < typename Ret > 8> Gp #T  
struct functor_trait < Ret ( * )() > M1VRc[ RRo  
  { S tn[M|  
typedef Ret result_type; =T;%R^@  
} ; SrU,-mA W  
对于单参数函数的版本: L[ rJ7:  
lkBab$S)  
template < typename Ret, typename V1 > O`H[,+vm[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 350y6pVh  
  { 0s= GM|y  
typedef Ret result_type; wMei`svY  
} ; yU&A[DZQ  
对于双参数函数的版本: 90M:0SH  
CfA F.H  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S =eP/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *9*6n\~aI  
  { ">NBPanJ  
typedef Ret result_type; 'Zk&AD ~  
} ; n6 )  
等等。。。 8ec~"vGLz~  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy (iH5F9WO  
$O7>E!uVD  
template < typename Func > ( ]'4_~e  
struct func_return O]i}r`E8,  
  { eRC@b^~  
template < typename T > mi i9eZ  
  struct result_1 2= u5N[*  
  { P !6r`d  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [R6du*P  
} ; i7:j(W^I8  
no^I![_M  
template < typename T1, typename T2 > 9 bGN5.5  
  struct result_2 7S),:Uy[\  
  { RVX-3FvP  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;w[|IRa  
} ; P#"vlNa  
} ; <dh7*M  
7teg*M{  
2A {k>TjQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Z6 (;~"Em  
(T!Q  
template < typename Func, typename aPicker > e>y"V; Mj  
class binder_1 99H&#!~bSS  
  { ZN',=&;n'  
Func fn; 5H`k$[3V  
aPicker pk; ?ZE1>L7e  
public : ~{oM&I|d8  
;&?NuK  
template < typename T > <wc=SMmO  
  struct result_1 ?,TON5Fl-  
  { A1>R8Zuhy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9Jaek_A`  
} ; @R(6w{h9  
zr2%|YF  
template < typename T1, typename T2 > a*KB'u6&  
  struct result_2 cPkN)+K  
  { dy#dug6j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z_cTuu0'  
} ; m?>$!B4jFB  
ES<"YF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a/{T;=_GY  
jo0p/5;  
template < typename T > gfFP-J3cN  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Skq%S`1%Q  
  { Ri"3o  
  return fn(pk(t)); 6*{N{]`WZ)  
} }"2 0:  
template < typename T1, typename T2 > O83vPK 3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^1Y0JQ  
  { LH3PgGi,  
  return fn(pk(t1, t2)); ; :a7rN"(  
} e:6R+8s2  
} ; C$-IDBXK  
@$4(!80-  
^t?P32GJ  
一目了然不是么? C$b$)uI;  
最后实现bind VD<W  
Y_xPr%%A  
wBA[L}  
template < typename Func, typename aPicker > vn KKK.E  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3QL'uk  
  { PGOi#x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); )CSb\  
} AFF7fK  
/t01z~_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e{>X2UNW  
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。 Wx;:_F7'\  
Yq $(Ex  
十一. phoenix vLXN{ ]  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `/Zi=.rr  
r}+U1l3#2  
for_each(v.begin(), v.end(), i o 3qG6  
( 8~u#?xs6  
do_ ry/AF  
[ =O<Ul~JRK  
  cout << _1 <<   " , " O)kC[e4  
] ~Q0gSazXFt  
.while_( -- _1), n[[rI0]g  
cout << var( " \n " ) d@8=%x:  
) a.y_o50#T  
); S=n,unn#t  
?ye) &  
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: <9@I5 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 `u 3to{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ^EPM~cEY\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 6OkN(tL&.  
pkWzaf  
I;S[Ft8d  
template < typename Cond, typename Actor > Wt"fn&R}  
class do_while :CNHN2 J  
  { a<B[ ~J4i  
Cond cd; g PU|Gv5  
Actor act; $ o?Wum  
public : Z}5 ;K"T/  
template < typename T > zC\ pd#  
  struct result_1 pE[ul  
  { c6:"5};_  
  typedef int result_type; )F,H(LblH  
} ; jV;&*4if  
!i&^H,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <iajtq<Z  
ek1YaE  
template < typename T > q.`+d[Q2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z)='MKrEt-  
  { G,FYj'<!7,  
  do qrsPY d  
    { BQ2EDy=}6  
  act(t); <]r.wn=}M  
  } cor?#  
  while (cd(t)); x JQde 4  
  return   0 ; }eXzs_  
} =toqEm~  
} ; iov55jT~l@  
6kK\nZ$o$  
Xm8 1axyf  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0(iTnzx0  
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。 6.kX~$K  
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。 RMMx6L|-:  
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|EH`eu^i  
下面就是产生这个functor的类: g 7res  
12M&qqV  
_%Sorr  
template < typename Actor > C\Qor3];  
class do_while_actor AB'q!7NR  
  { >wS52ng  
Actor act; ~@S5*(&8  
public : y TfAS .  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} "45O!AjP  
gQ %'2m+  
template < typename Cond > I2hX;pk,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; "Sz pFw  
} ; US A!N  
X2hV)8Sk  
wrv-"%u)  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ?vuM'UH-  
最后,是那个do_ WX&Man!f  
n8DWA`[ib  
9JV(}v5[  
class do_while_invoker rlqn39  
  { =/&ob%J)9]  
public : 2s_shY<=}L  
template < typename Actor > dVmI.A'nbp  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const PsU.dv[  
  { 4h\MSTF*  
  return do_while_actor < Actor > (act); QijEb  
} $m]~d6  
} do_; PdcF  
Adp:O"-H1o  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? # 8 0DM  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ]#]|]>& <  
最后来说说怎么处理break和continue /PH+K24v~  
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。 ; {$9Sc $  
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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