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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda x$V[xX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^(yU)k3pu  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, )G9,5[  
cz*Z/5XH  
7ZpU -':  
*s"{JrG`O  
  class filler "V7&@3  
  { N%QVkuCbM  
public : &#[6a&9#[A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} +p)kemJ~  
} ; @X0$X+]E*8  
H52] Zm  
,O"zz7  
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: ;z^C\=om  
Ha/-v?E  
?bK^IHh  
W6uz G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;(9q, )  
kA<58 ,!  
Y- c_ 2 )  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 C+c;UzbD  
t[^68]  
@{UtS2L  
9.$k^|~  
二. 战前分析 &]HY:  
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。 62%=%XD  
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^~'2^%4  
pD%Pg5p`  
v`pIovn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H!dg(d^  
  /* --------------------------------------------- */ HrQft1~N  
vector < int *> vp( 10 ); m]:|j[!*M  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); th(<S  
/* --------------------------------------------- */ WMd5Y`y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >`c-Fqk  
/* --------------------------------------------- */ Ucz`^}+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); PWThm ooP  
  /* --------------------------------------------- */ iOzY8M+N(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); L+y90 T6?  
/* --------------------------------------------- */ C e1^S[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); yGtGhP8  
,XNz.+Ov  
ue{0X\[P<  
r%~/y  
看了之后,我们可以思考一些问题: (Y%pk76d  
1._1, _2是什么? re\&'%~K  
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。 Mk@%Wuxg2  
2._1 = 1是在做什么? E"$AOM?(*i  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 %B'*eBj~fw  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 -5t .1/  
DkGC+Dw  
!Wz%Hy:ZK  
三. 动工 !r*Ogv[  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \sZ!F&a~  
0(!D1G{ul  
h*9s^`9)  
H"A|Z6y$^  
template < typename T > ?4,e?S6,[  
class assignment ZkZTCb`/l  
  { 48 `k"Uy   
T value; !B &%!06  
public : B'Ll\<mq@  
assignment( const T & v) : value(v) {} + \AiUY  
template < typename T2 > }?jL;CCe  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @NS=  
} ; kG>d^K  
o3~ecJ?k  
O_jf)N\pi  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  Lx:O Dd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4 u!)QG  
c~a:i=y67  
!yQ#E2/A  
A\7qPfpG  
  class holder MjW g  
  { 8QN#PaY  
public : =)GhrWeVi4  
template < typename T > m:,S1V_jl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const t  Tky  
  { ErNL^Se1  
  return assignment < T > (t); Hki  
} & A%*sD6  
} ; -~-BQ!!(  
ah\yw  
A[@xTq s{{  
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: S0 AaJty  
uIkB&  
  static holder _1; w{1DwCLKq  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MwN.Ll  
B~oc.s g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Lgh. 1foK  
而不用手动写一个函数对象。 &nk[gb o\  
~a^"VQ5]ac  
U!rhj&n  
,s*-2Sz  
四. 问题分析 WZ a?Xb  
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。 &cEQ6('H  
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。 wua`e <"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 dd +%d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  1 U|IN=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k%5 o5Hx  
O.%' 47A  
五. 问题1:一致性 `czL$tN<P  
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?| cZ{-h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $-zt,iRyV  
H53dy*wb$  
struct holder B=mk@gX,G  
  {  *TEgV  
  // n-P)X<\  
  template < typename T > #G;0yB:76  
T &   operator ()( const T & r) const J1Ay^*qRU  
  { ?n 9<PMo  
  return (T & )r; Vu3;U  
} M~Tx 4_t  
} ; t<Iy `r7 1  
F|t3%dpj  
这样的话assignment也必须相应改动: }6;v`1Hr  
Z9MT, "  
template < typename Left, typename Right > f,ajo   
class assignment l cHqg  
  { ^Gc#D:zU  
Left l; ,,hW|CmN30  
Right r; -hx' T6G%  
public : h7iI=[_V  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} %. =B=*  
template < typename T2 > p,hDZea  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } nwOT%@nw  
} ; /T53"+7:0  
TmZ% ;TN  
同时,holder的operator=也需要改动: {_GhS%  
gZI88Q  
template < typename T > 8{@0p"re@  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const b '1n1L  
  { %jgB;Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }0& @J'<  
} 5.KhI<[  
umt*;U=  
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。 2WK]I1_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 nU{ }R"|  
`*5_`^t   
return l(rhs) = r; /0PBY-O  
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。 .d) X.cO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: RqV* O}Am  
9ZbT41  
template < typename Tp > x]~{#pH@<  
class constant_t IUt/V^  
  { W$g<nhLK  
  const Tp t; Vz(O=w=  
public : K"%_q$[YQ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'P1I-ue  
template < typename T > yMdE[/+3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h[|c?\E z  
  { q2o`.f+I  
  return t; 2$)xpET  
} r5h+_&v,M  
} ; 8T&.8r  
[8F1rZ&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 D"x;/I  
下面就可以修改holder的operator=了 f@3?kM(  
?C%mwW3pc  
template < typename T > PBXRey7>D  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O#j&8hQ>  
  { CK<Wba  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :qfP>Ok  
} UMcQqV+vT  
8F?6Aq1B  
同时也要修改assignment的operator() F/91Es  
%XX(x'^4  
template < typename T2 > ~N<zv( {lG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5cr d.1@^  
现在代码看起来就很一致了。 0X.(BRI~6p  
e XB'>#&s  
六. 问题2:链式操作 ?AMn>v  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 !'y9/  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2pKkg>/S  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 :gD=F&V  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rb"J{^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct = ;hz,+  
it Byw1/  
template < typename T > (n4\$LdP-  
struct result_1 3`%]3qd}  
  { ljr?Z,R4  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; %25GplMT  
} ; %\i OX|F_  
fVb~j;  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >iZ"#1ZL2O  
[{}Hk%wlX  
template < typename T > z|p C*1A\  
struct   ref d`}t!]Gg  
  { Ol%KXq[  
typedef T & reference; TBAF_$  
} ; | z 1  
template < typename T >  I&m C  
struct   ref < T &> ~AqFLv/%  
  { <_o).hE{  
typedef T & reference; 0j}!4D+  
} ; ^Z dDs8j  
|` N|S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: "s$$M\)T  
thT2U8%T  
template < typename T > $,@PY5r  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const DW@|H  
  { ZGa;'  
  return l(t) = r(t); & xAwk-{W  
} xaPaK-  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LqZsH0C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 yYdow.b!  
n<GTc{>Z  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Gx&o3^t  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: QfdATK P  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ^x BQ#p  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 #N?VbDK9_  
最后的布局是: ;hz;|\ko5  
                Add ^k* h  
              /   \ \LN!k-c  
            Divide   5 -:$#koW  
            /   \ >cTSX  
          _1     3 C2X$bX"  
似乎一切都解决了?不。 bfE4.YF  
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。 {*BZ;Xh\8  
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。 3xhGmD\SKO  
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: tL>c@w#Pv  
?:sk [f6  
template < typename Right > R [qfG! "  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Lrrc&;  
Right & rt) const Y8%bk2  
  { PLb[U(~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); X[e:fW[e)  
} y7X2|$9z-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 H(A9YxXrZ5  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 %X5p\VS\7  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 mqt$'_M  
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。 ~;V5*t  
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。 L?Fb}  
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? H Q_IQ+  
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: ++gWyzD  
^t 2b`n60  
template < class Action > 6E)emFkQ  
class picker : public Action TJO?BX_9  
  { GJ9'i-\*\  
public : `K%f"by  
picker( const Action & act) : Action(act) {} a'Vz|S G  
  // all the operator overloaded N6>ert1  
} ; xlP0?Y1Bl  
K Y=$RO  
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;3Jj  
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: 0XSMby?t`  
` P,-NVB  
template < typename Right > "9^OT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const (zmL MG(R  
  { : Yb_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2]UwIxzR  
} r.JM!x8  
p0|PVn.^h  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Jv8JCu"eky  
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。 u6t%*''  
l^cz&k=+  
template < typename T >   struct picker_maker 9OS~;9YR  
  { Hz >_tA"^T  
typedef picker < constant_t < T >   > result; zMg(\8  
} ; K_Q-9j  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "n, %Hh  
  { !>8/Xz~-  
typedef picker < T > result; F*Y]^9]  
} ; -T8'|"g  
CZzgPId%x  
下面总的结构就有了: 3+4U?~^k*  
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。 G'<Ie@$6l  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <1pRAN0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 HYwtGj~5  
至此链式操作完美实现。 4;|@eN  
@UK%l :L  
N?{.}-Q  
七. 问题3 8o  SL3  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 J?$`Tnx^  
8=-/0y9,  
template < typename T1, typename T2 > [W8"Mc|ve  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kZK1{  
  { KlGmO;k  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); d1>L&3HKx  
} $fhR1A  
(^~0%1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: H?4t\pSS  
KX^!t3l6  
template < typename T1, typename T2 > Maw$^Tz,  
struct result_2 aJzyEb  
  { GTocN1,Z~a  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; f5`q9w_c  
} ; q |Orv =v  
[!S%nYs&8L  
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? ($X2SIZh  
这个差事就留给了holder自己。 }I"k=>Ycns  
    V2B: DIpr  
AT -  
template < int Order > U:fGIEz{ZY  
class holder; p;<aZ&@O  
template <> 9TU B3x^  
class holder < 1 > ,ieew`  
  { ai]KH7  
public : cR6Rb[9 N  
template < typename T > qir8RPW  
  struct result_1 VfT@;B6ALF  
  { 1 uJpn  
  typedef T & result; K9_@[}Ge  
} ; lhBu?q  
template < typename T1, typename T2 > 3| F\a|N  
  struct result_2 P_F0lO  
  { R/\qDY,@  
  typedef T1 & result; ;8Ts  
} ; Ewa/6=]LA  
template < typename T > &`2$,zX#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LJwy,-  
  { _X~xfmU  
  return (T & )r; }Sh3AH/  
} bcUa'ZfN<  
template < typename T1, typename T2 > ?hOv Y)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const bqwn_=.  
  { 303x|y  
  return (T1 & )r1; wqF_hs(O  
} ~0YRWM;  
} ; av>Ff6w)Y  
5gZ *  
template <> R,8460e7  
class holder < 2 > =kBWY9 :$,  
  { ZJ%iiY  
public : 0I}c|V'P  
template < typename T > (L,>P`CR6  
  struct result_1 -cB>; f)5r  
  { ]owcx=5q%'  
  typedef T & result; ~kOXMLRg  
} ; 2SXy)m !  
template < typename T1, typename T2 > Gxw>.O){  
  struct result_2 4p&YhV7j)o  
  { Y.#:l<  
  typedef T2 & result; Z"d21D~h9`  
} ; a/gr1  
template < typename T > ,F?O} ijk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;tWi4iT+.  
  { _53N uEM1  
  return (T & )r; K[[ 5H  
} XSktb k  
template < typename T1, typename T2 > L YMb)=u]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const I6Oc`S!L  
  { 0F%V+Y\R  
  return (T2 & )r2; 0GcOI}  
} ?1]h5Uh[b  
} ; DxzNg_E]  
"64D.c(r$  
qj*77  
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> >。 l*|m(7s  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: POb2U1Sj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: >]/aG!  
tREC)+*\  
return l(i, j) = r(i, j); S!g0J}.z  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) f"d4HZD^  
(2'q~Z+>'  
  return ( int & )i; ?dQ#%06mn  
  return ( int & )j; ?#J;\^  
最后执行i = j; D)J'xG_<O  
可见,参数被正确的选择了。 f=Kt[|%'e  
N3|aNQ=X0  
X~rHNRIU  
)WbE -m  
otJHcGv  
八. 中期总结 1zIrU6H2;_  
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: P+(Ys[J3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 FfibR\dhY  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I#:,!vjn  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor &h?8yV4B  
Dlx-mm_  
^e:rRk7 &  
M%N_4j.  
"/zDcZbL;  
Kc {~Q  
九. 简化 4 moVS1  
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。 Wf9K+my  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 kg()C%#u  
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: #W[C;f|,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  2D"\Ox  
  +-*/&|^等 -"w&g0Z  
2. 返回引用。 )Zit6I  
  =,各种复合赋值等 \:_!!   
3. 返回固定类型。 <'92\O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) c7/fQc)h4d  
4. 原样返回。 'DCB 7T8  
  operator, d<>jhp5el  
5. 返回解引用的类型。 ~n9-  
  operator*(单目) 1" #W1im  
6. 返回地址。 Y%YPR=j~ &  
  operator&(单目) |3uE"\nfA  
7. 下表访问返回类型。 o,DI7sb  
  operator[] Yc~c(1VRz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  *egAx  
  operator<<和operator>> :~B'6b  
\t+q1S1  
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。 |p @,]c z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: m; m4/z3U  
o3xfif  
template < typename Left > KI8Q =*  
struct value_return uf}Q{@Ab  
  { @P xX]e  
template < typename T > Czt>?8x`  
  struct result_1 ~0ZLaiJ  
  { 6)Dp2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; w@\quy:  
} ; \:d|'r8OCM  
[iT#Pu5  
template < typename T1, typename T2 > x2 m A  
  struct result_2 qC$h~Epp4  
  { D4W^{/S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x $=-lB  
} ; @qWes@  
} ; U0t~H{-H  
!mtX*;b(e  
^q ?xi5 w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait RB `<Zw  
OBJk\j+Wi  
下面我们来剥离functor中的operator() UkV{4*E  
首先operator里面的代码全是下面的形式: b|z_1j6U  
Q )b*; @  
return l(t) op r(t) ~}F$1;t0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) (>gAnebN L  
return op l(t) I%fz^:[#<  
return op l(t1, t2) 8I*WVa$l  
return l(t) op "lJ [H=\  
return l(t1, t2) op Qg;?C  
return l(t)[r(t)] @x z?^20N  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] d %Z+.O  
^6[o$eY3  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: _LUTIqlvi  
单目: return f(l(t), r(t)); 0/Wo":R:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); :6Oh?y@  
双目: return f(l(t)); 7ZVW7%,zF  
return f(l(t1, t2)); +8etCx  
下面就是f的实现,以operator/为例 'aoHNZfxw  
s=xJcLA  
struct meta_divide ntT~_Ba8;u  
  { M&5;Qeoiv  
template < typename T1, typename T2 > b#<@&0KE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zxt&oT0Q  
  { R^=)Ucj  
  return t1 / t2; |:?JSi0  
} 8+7=yN(  
} ; jS,zdJs=  
eVYUJ,  
这个工作可以让宏来做: z a^s%^:yK  
}4n?k'_s?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 4vk^=  
template < typename T1, typename T2 > \ cPgz?,hE  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]JXpe]B  
以后可以直接用 CdN,R"V0$@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @Yy:MdREA  
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 yb(zyGe  
(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。。。) ages-Z_X  
ped3}i+|]  
K&WNtk3hT  
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 LFx*_3a  
gZs UX^%  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (y xrK  
class unary_op : public Rettype ]k (n_+!  
  { ) !!xvyc  
    Left l; A S#D9o  
public : aTceGyWzl  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +AT!IZrB2i  
/{~cUB,Um  
template < typename T > S}rW=hO  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?*~Pgh >uL  
      { .7HnWKUV  
      return FuncType::execute(l(t)); mQOYjy3  
    } <A,G:&d~  
:  Jh  
    template < typename T1, typename T2 > W_zAAIY_Y  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z-!W#   
      { #z\{BtK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 7Lr}Y/1=  
    } $^2 j#]uX  
} ; y!9facg  
*WQ}ucE^#  
:z EhPx;B7  
同样还可以申明一个binary_op `2Buf8|a,  
I\0mmdi73  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Us ]Uy|j  
class binary_op : public Rettype cXO_g!&2A  
  { c !ybz{L  
    Left l; "/)}Cc,L  
Right r;  'S f  
public : ZR3x;$I~4  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #0HF7C3  
7b_Ihv   
template < typename T > qR~s&SC#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TT429  
      { &S.zc@rN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eKL)jzC:  
    } HgwL~vG  
5O9Oi:-!c  
    template < typename T1, typename T2 > _J51 :pi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1f 0"z1   
      { T#1>pED  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]Qp0|45=  
    } G;+hc%3y  
} ; -L/5Nbup  
Sdc;jK 9d!  
$+Hv5]/hb  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 5Dy800.B2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~%4#R4&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &8Cuu$T9)  
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。 i6[,m*q~2x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0VV1!g  
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。。。 Aa5IccR  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;a+>><x]  
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) \^wI9g~0  
下面是修改过的unary_op W39R)sra  
ms=I lz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > saH +C@_,  
class unary_op B 0%kq7>g  
  { =;{vfjj  
Left l; n_@YKz;8  
  /Xi:k  
public : Kfc(GL?  
@|&P#wd.u  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (U/xpj}  
;bd\XHwMUP  
template < typename T > ]?L?q2>&  
  struct result_1 <3;/,>^ Pm  
  { HF wT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; V%pdXM5  
} ; )gNHD?4x  
V#W(c_g  
template < typename T1, typename T2 > TA=Ij,z~  
  struct result_2 S:] w@$  
  { nMc d(&`N  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; EIl _QV6  
} ; a%f5dj+  
:L9\`&}FS  
template < typename T1, typename T2 > (jkjj7a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {M]m cRB(  
  { l\5}\9yS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5I{YsM  
} 3Gt'<E|"  
r]'AdJFt  
template < typename T > \z8TYx@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H7)(<6b,z  
  { ^HHJ.QR  
  return OpClass::execute(lt(t)); =5_8f  
} #]I:}Q51  
J3Q.6e=7  
} ; K:P gkc  
*#EyfMz-B  
9Dd/g7  
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 &%J{C3Q9  
好啦,现在才真正完美了。 `c{i +  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?S!lX[#v  
XaD}J:Xq  
template < typename Right > 9F k wtF  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K ^H=E  
  { }?>30+42:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1S\q\kz->D  
} CN: 36  
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。 O>w $  
1k l4X3q6  
4|Jy]  
&e[/F@\%  
$K\\ 8$Z  
十. bind p=9G)VO  
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。 _}`iLA!$I  
先来分析一下一段例子 y{K~g<VL  
? {cF'RB.  
!e.@Xk.P6  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 34]f[jJ|  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ZWmmFKFG.  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 BWL~)Hx  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 qVJV9n  
我们来写个简单的。 J_U1eSz<j  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |!I#T  
对于函数对象类的版本: ^fS~va  
,_YCl09p(  
template < typename Func > LUKdu&M  
struct functor_trait  UX2`x9  
  { sh}=#eb  
typedef typename Func::result_type result_type; kY xn5+~  
} ; Vjj30f  
对于无参数函数的版本: 62%. ddM4  
6E@r9U  
template < typename Ret > s qac>v  
struct functor_trait < Ret ( * )() > &^qD<eZ!Eq  
  { #)=P/N1  
typedef Ret result_type; lGjmw"/C  
} ; Hc^b}A y7  
对于单参数函数的版本: t 7;V`[  
L4}C%c\p*  
template < typename Ret, typename V1 > 8*4X%a=Of  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vYmRW-1Zxq  
  { FL0(q>$*8  
typedef Ret result_type; $+S'Boo   
} ; l4hC>q$T  
对于双参数函数的版本: '!{zO" 1*  
 $C(}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > @?G.6r~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8K6yqc H  
  { 398}a!XM  
typedef Ret result_type; gjL>FOe8u  
} ; lXW.G  
等等。。。 WZ@nuK.39T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #\@*C=  
E;D9S  
template < typename Func > e][U ;  
struct func_return : B$ d  
  { XL g6?Nu  
template < typename T > _hAp@? M  
  struct result_1 OPBnU@=R  
  { q%Obrk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; M<~z=B#  
} ; ~naL1o_FZ  
 ];Bh1  
template < typename T1, typename T2 > WJ=eV8Uk  
  struct result_2 Skp&W*Ai  
  { [=7|LH jU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #s)6u?N  
} ; MPT*[&\-  
} ; 2m[z4V@`  
& 2>W=h  
+<|6y46  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 hqD]^P>l1  
C{-e(G`Yd  
template < typename Func, typename aPicker > B Lw ssr.  
class binder_1 [[Qu|?KEa  
  { =d.Z:L9d  
Func fn; { >bw:^F  
aPicker pk; FJp~8 x=  
public : d*3k]Ie%5f  
(Pbdwzao  
template < typename T > w2YfFtgD,  
  struct result_1 b,]h X  
  { ^4_.5~(  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; j1Q G-Rs&  
} ; AnP7KSN[\  
xuv%mjQ  
template < typename T1, typename T2 > LylB3BM  
  struct result_2 2"c $#N  
  { a~9U{)@F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; hcWkAR  
} ; 37T<LU  
@i$9c)D  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Vqb4 MWW  
b Zn:q[7  
template < typename T > :hwZz2Dhi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]xCJ3.9  
  { -s,^_p{H  
  return fn(pk(t)); # ~} 26  
} bezT\F/\  
template < typename T1, typename T2 > uv/I`[@HK8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F(Pe@ #)A  
  { Jj8z~3XnJ  
  return fn(pk(t1, t2)); !\z:S?V  
} B ;9^  
} ; _ohZTT%l  
V; Yl:*  
z\sy~DM;>  
一目了然不是么? 8G6PcTqv"  
最后实现bind -shS?kV  
ZXY5Xvt:v  
"<Dn%r  
template < typename Func, typename aPicker > i"_)91RA  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B-@6m  
  { G{pfyfF  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e_kP=|u)g  
} Nh^T,nv*l  
{W)Kz_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4h@jJm  
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。 (Ub=sC  
N&]v\MjI62  
十一. phoenix SsIy;l  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <%8j#@OdZ  
cuO(*%Is1  
for_each(v.begin(), v.end(), 9gZMfP  
( C},;M @xV  
do_ w-C ~ Ik  
[ TUw^KSa  
  cout << _1 <<   " , " u}\F9~W-{  
] }/nbv;)  
.while_( -- _1), X};m\Bz  
cout << var( " \n " ) me_DONW  
) =!w5%|r.  
); v~H1Il_+  
mS p -  
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: .{1G"(z  
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 wZJpSkcEx  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ug'I:#@2  
那么我们就照着这个思路来实现吧: XZEawJ0  
IEfzu L<v  
2?u>A3^R  
template < typename Cond, typename Actor > n (7m  
class do_while gPSUxE `O.  
  { =Mzg={)v  
Cond cd; cv=nGFx6  
Actor act; l"5$6h  
public : s:'M[xI  
template < typename T > ZR.1SA0x?O  
  struct result_1 [^EU'lewnW  
  { d rnqX-E;  
  typedef int result_type; 5+vCuVZ  
} ; |Zr5I";  
;5:g%Dt  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} x#-uf  
UCj4%y6t  
template < typename T > ([R}s/)$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1+~JGY#   
  { L-hK(W!8pt  
  do x|d Xa0=N_  
    { !C * %,Ak  
  act(t); es]\ xw  
  } +0rMv  
  while (cd(t)); T]Gxf"mK  
  return   0 ; C)~YWx@v  
} x%23oPM  
} ; `zGK$,[%  
]sjYxe  
=2] .G Gg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). dB+x,+%u+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 \{AxDk{z#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 M>D 3NY[,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 |RDmY!9&  
下面就是产生这个functor的类: T)&J}^j  
2.u d P  
a% |[m,FvP  
template < typename Actor > '@>FtF[Gu  
class do_while_actor Rp `JF}~o  
  { ?v-IN  
Actor act; 7F;"=DarOE  
public : bN$`&fC0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} )67_yHW  
`au(' xi<  
template < typename Cond > z`qBs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X0 O0Y>"  
} ; * t6 XU  
8ar2N)59  
.F:qJ6E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 b#bdz1@s  
最后,是那个do_ iDt^4=`  
vDZhoD=VR  
#DApdD9M  
class do_while_invoker #P.jlpZk  
  { py`RH )  
public : F(>']D9$.  
template < typename Actor > ePdM9%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F@Y)yi?z  
  { W6ZXb_X  
  return do_while_actor < Actor > (act); [SgWUP*  
} #qXE[%  
} do_; Xt~`EN  
4o8uWS{`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5W"nn  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mA}-hR%  
最后来说说怎么处理break和continue Q}FDu,  
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。 P1;T-.X~&  
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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