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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Res4;C  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3a&HW JBSx  
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, FOteN QTj  
Dw>)\\n{Kl  
nvA7eTO6C  
$wyPGok  
  class filler MdFFt:y:  
  { b`JS&E  
public : %{Obh j;c  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Dk&(QajL  
} ; ,fhF-%Q!g  
l](!2a=[  
 :YPi>L5  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h(^c5#.  
i(ZzE  
KEdqA/F>  
bc NyB$S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); QpA$='  
{c~w Ms#  
[e_<UF@A*  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 tvBLfqIr  
!/ dH"h  
Z78i7k}  
hL&7D @  
二. 战前分析 (N/-blto  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 F+?i{$  
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 XfflD9M  
RCi8{~rIvS  
';}:*nZ//_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 'n^?DPvD  
  /* --------------------------------------------- */ j&U7xv  
vector < int *> vp( 10 ); :hcOceNz  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); K:% MhH-  
/* --------------------------------------------- */ m%UF{I,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6, |>;,U7  
/* --------------------------------------------- */ ! &cfX/y8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -[&Z{1A4x4  
  /* --------------------------------------------- */ ,\i,2<hz.  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); BG)zkn$  
/* --------------------------------------------- */ wWSw0 H/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); !vVW8hbp  
+t&+f7  
N"tX K  
Z15 =vsV  
看了之后,我们可以思考一些问题: y+=s/c  
1._1, _2是什么? S4c-i2Rq  
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。 Yakrsi/jV}  
2._1 = 1是在做什么? W$Xr:RU  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 .r&CIL >  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Mn3j6a  
}eI9me@Aa  
!)CY\c4}d>  
三. 动工 YMy**  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: L_|iQwU%  
"=KFag  
("{vbs$;  
XiV K4sD8  
template < typename T > GMkni'pV  
class assignment 9~2iA,xs  
  { osmCwM4O  
T value; T00sYoK  
public : tUW^dGo.  
assignment( const T & v) : value(v) {} ;49sou  
template < typename T2 > #c"05/=A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R?,v:S&i7;  
} ; k^cnNx  
k_Sm ep  
7q 5 \]J[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ?)-anoFyVW  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ?' mP`9I  
W5()A,R  
f_;tFP B  
rf 60'   
  class holder {zc*yV\  
  { WP Gp(X w  
public : E7.{SGH}  
template < typename T > \d:Uq5d)0  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (lq%4h  
  { 0r[a$p>`  
  return assignment < T > (t); O*N:.|dUw  
} +afkpvj8  
} ; Fo5UG2E&  
<VQ@I  
4x=sJ%E  
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: |mdf u=  
OwgPgrV  
  static holder _1; \ f VX<L  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ep`8LQf  
M\Wg|gpy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .:B0(4Mj  
而不用手动写一个函数对象。 9"L!A,&'  
BLt_(S?Z`  
usu{1&g  
zW hzU|=8  
四. 问题分析 muBl~6_mb2  
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。 P!)F1U]!  
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。 t:,lz8Y~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 R!\._m?\h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 1vq c8lC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 :&RpB^]  
I Vw'YtZ  
五. 问题1:一致性 wc}4:~  
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?| <c [X^8   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 KJV],6d  
FuFICF7+C  
struct holder Rp}Sm,w(  
  { Q[aBxy (  
  // H^$7=  
  template < typename T > COH>B1W@  
T &   operator ()( const T & r) const &>ykkrY  
  { _w%{yF6   
  return (T & )r; A{DE7gp!  
} Z[\nyj  
} ; ),-MrL8c%  
e\*N Lj_(  
这样的话assignment也必须相应改动: XNl!?*l5?l  
8`WaUB%  
template < typename Left, typename Right > edlsS}8^  
class assignment ;4`%?6%  
  { 5j5} c`:  
Left l; <2^ F'bQV  
Right r; U {9yfy  
public : 1f2*S$[*L  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} i | *r/  
template < typename T2 > -TNb=2en(  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } [>:9 #n  
} ; 8Tp!b %2.  
In#m~nE[M  
同时,holder的operator=也需要改动: [*Vo`WgbD  
V%FWZn^  
template < typename T > difAQ<`  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v%E!  
  { OX{2@+f#  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]%h|ox0  
} *1U"uJno  
j[:Iu#VR  
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。 a0&R! E;  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 kY~o3p<  
6CNxb  
return l(rhs) = r; Mqmy*m[U  
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。 V_=7q=9mV  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: p8E6_%Rw  
'77Gg  
template < typename Tp > T K Ec ^  
class constant_t xG,L*3c{o  
  { OH`|aqN  
  const Tp t; zj#8@gbh+  
public : c7 O$< F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} b./MVz  
template < typename T > ;:w0%>X^  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const PW"uPn  
  { 50NLguE  
  return t; ]O+W+h{]  
} ko`.nSZ-k  
} ; TX$4x~:  
:a'[ 4w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ae_:Kc6  
下面就可以修改holder的operator=了 ExZ|_7^<  
R}HNi(%"  
template < typename T > R9)"%SO<y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const @ACq:+/Q c  
  { Ql{:H5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); X.J$ 5b  
} fW3NH7aUG  
M|}V6F_y  
同时也要修改assignment的operator() ,]_<8@R  
bDT@E,cSi  
template < typename T2 > %v, a3^Qu  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #Mrc!pT]xy  
现在代码看起来就很一致了。 b+e9Pi*\  
X@H/"B%u2  
六. 问题2:链式操作 4-JyK%m,0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bSj-xxB]e  
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。 _tR?WmNH=  
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。 v&8s>~i`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。 L(t!C~3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct fO t?2Bh  
IT:8k5(L5j  
template < typename T > in#lpDa[  
struct result_1 BY`vs+]XY  
  { PHx No)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ';KWHk8C  
} ; %ZM"c  
[K""6D  
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: xt1Ug~5  
A#8J6xcSrL  
template < typename T > *IWWD\U  
struct   ref )8*}-z  
  { @cu#rWiG  
typedef T & reference; rBZ0Fx$/[  
} ; 6d/1PGB  
template < typename T > e&-MP;kgW9  
struct   ref < T &> ;C,t`(  
  { 8'#L+$O &N  
typedef T & reference; =2e{T J/  
} ; 7[ZoUWx  
0^K2"De  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: <HH\VG\H6  
@wcrtf~{)&  
template < typename T > Y T'olk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const p9![8VU  
  { TW-^C ;  
  return l(t) = r(t); *=X61`0  
} gubw&W  
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。 & X#6jTh+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eL88lV]I  
vOo-jUKs  
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 QB ; jZpF  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KW(^-:wmr  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <FfmDR  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `Gh J)WA<  
最后的布局是: =HjC.h  
                Add oc;4;A-;`c  
              /   \ u4h.\ul8%  
            Divide   5 ,0f^>3&n>e  
            /   \ Y2[ik<  
          _1     3 Jw0I$W/  
似乎一切都解决了?不。 Dg*'n  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 X}g"_wN,g>  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 z&yVU<;  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Mh]4K" cs  
j937tn!Q  
template < typename Right > .f&Z+MQ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Hi nJ}MF  
Right & rt) const T&'LQZM8  
  { CbFO9q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); jHk.]4&0  
} sKC(xO@L;`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,*8)aZ1 k  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 o_a'<7\#i  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 `=%G&_3_<  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ogqKM_  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 !m8T< LtMl  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? N?IdaVLj  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ssAGWP  
Zn:]?%afdO  
template < class Action > kQ"Ax? b  
class picker : public Action oiOu169]  
  { iUq_vQ@} }  
public : @H}{?-XyA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5Gm8U"UR  
  // all the operator overloaded jT`u!CwdT  
} ; q"Sja!-;|  
NjKC{L5S:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 wLxuSs|  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: .Hg{$SAC(w  
g){gF(   
template < typename Right > `yh][gqVE~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const LI>Bl  
  { m[v%Qe|~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #vc!SI  
} >:h&5@^ j$  
Z/q'^PB p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *Ag3qnY  
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。 }\1V%c  
xeKm} MN]S  
template < typename T >   struct picker_maker ,YRBYK:  
  { #Q BW%L  
typedef picker < constant_t < T >   > result; JsEnhE}]  
} ; WR_B:%W.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > %qEp{itq  
  { Oj8D+sC{  
typedef picker < T > result; (:R5"|]@<x  
} ; bI8')a  
7!;zkou  
下面总的结构就有了: ng9 _c  
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。 %S^:5#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。 NTSIClm}U  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 bK{ VjXF  
至此链式操作完美实现。 eN`G2eE  
kx;7/fH  
/J9Or{#r  
七. 问题3 aGAr24]y  
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。 v=cX.^ L  
K5z<n0X ~  
template < typename T1, typename T2 > ?)Je%H  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .3#Xjhebvu  
  { S;oRE' kk  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); )u0 /s'  
} F I~=A/:  
<U8w#dc  
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: RL H!f1cta  
Fl*<N  
template < typename T1, typename T2 > wO6>jW 7  
struct result_2 ;wTc_i  
  { n/e,jw  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; dp4vybJ  
} ; \f=kQbM  
^z~drcR  
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? .v-2A);I  
这个差事就留给了holder自己。 b|iIdDK  
    =(~ZmB\  
/82E[P"}6R  
template < int Order > ~Q5]?ZNX  
class holder; yo%Nz"  
template <> `b%^_@Fb  
class holder < 1 > D *IeG>%  
  { L+eK)Q  
public : @ZrNV*&<  
template < typename T > Wtp=1  
  struct result_1 3o"l sly  
  { w,_LC)9  
  typedef T & result; "-j96 KD  
} ; +q+JOS]L  
template < typename T1, typename T2 > jVHS1Vsei  
  struct result_2 A,(9|#%L  
  { UMT}2d%  
  typedef T1 & result; OMd:#cWsQ  
} ; P# U|  
template < typename T > `:jF%3ks+0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #r1y|)m`  
  { :nfy=*M#  
  return (T & )r;  *I}_g4  
} 2izBB,# "  
template < typename T1, typename T2 > bH:C/P<x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B~J63Os/  
  { +_QcLuV,  
  return (T1 & )r1; x<@i3Y{[  
} > %slzr  
} ; `B,R+==G:  
gvL*]U7  
template <> TI0=nfj  
class holder < 2 > JSaF7(a =  
  { Cv4nl7A'  
public : oa[O~z{~  
template < typename T > kf#S"[/E  
  struct result_1 _a_T`fE&de  
  { fZ^ad1o  
  typedef T & result; m9 ]Ge]  
} ; B|{E[]iK  
template < typename T1, typename T2 > VW;E14  
  struct result_2 M a3}w-=;  
  { H6Gs&yk3  
  typedef T2 & result; QIJ/'72  
} ; i [Wxu M  
template < typename T > {XD':2E  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const D=Yr/qc?  
  { rV?@Kgxi  
  return (T & )r; C)UU/4a;  
} qv4r !x  
template < typename T1, typename T2 > +At0V(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Vi0D>4{+  
  { mX?t|:[b  
  return (T2 & )r2; B(O6qWsL  
} aSgKh  
} ; rj?c   
bQ&%6'ck  
g`tV^b")  
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> >。 6z:/ma^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .RyuWh!5  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1s(i\&B  
fr$6&HDZ9  
return l(i, j) = r(i, j); {>XoE %  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) z2!4w +2  
c6y>]8_  
  return ( int & )i; !\O!Du  
  return ( int & )j; }U4mXkZF  
最后执行i = j; Ttp%U8-LJR  
可见,参数被正确的选择了。 c~OvoTF,  
F" 4;nU  
yNU}1_oK  
]1W]  
|x>5T}  
八. 中期总结 [,MK)7DU  
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: $M+'jjnP  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 v"o@q2f_  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \'iy(8i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y]uVA`%"b  
Z+[W@5q  
.b^!f<j  
E\cX  
|Q";a:&$  
Np+pJc1  
九. 简化 )UVekkq>Q  
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。 Iek ] /=  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 i&DUlmt)f  
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: {K?e6-N(z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 [nrD4  
  +-*/&|^等 QXl~a%lB  
2. 返回引用。 e$JATA:j  
  =,各种复合赋值等 w*o2lg9  
3. 返回固定类型。 !- 5z 1b)  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 4mpcI  
4. 原样返回。 G|"m-.9F  
  operator, {y%@1q%"  
5. 返回解引用的类型。 5@I/+D  
  operator*(单目)  x\VP X  
6. 返回地址。 p<w C{D  
  operator&(单目) 5P 5Tgk  
7. 下表访问返回类型。 h'_$I4e)  
  operator[] ^D9 w=f#a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 nNnfcA&W  
  operator<<和operator>> =En1?3?  
uK1VFW  
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。  a3a:H  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: q(1hY"S"}b  
~C3Ada@4  
template < typename Left > mQ:YHtHE.F  
struct value_return a$bE2'cb  
  { ,]das  
template < typename T > _Vt(Eg_\  
  struct result_1 I9`ZK2S  
  { \g)?7>M|  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R|wS*xd,  
} ; aH8]$e8_,\  
?.beN[X  
template < typename T1, typename T2 > 2k&Voa  
  struct result_2 HMmVfGp]  
  { _u6MSRX[6$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; UQ@szE  
} ; <p2\;\?4z  
} ; \YF07L]qs-  
]&P 4QT)f  
A* Pz-z>z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait b' ~WS4xlD  
XJ"xMv  
下面我们来剥离functor中的operator() 7+hc?H[&'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 8=?U7aw  
A0v@L6m-O  
return l(t) op r(t) ]6O(r)k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) |)*!&\Ch  
return op l(t) _?$w8 S%  
return op l(t1, t2) cjd-B:l  
return l(t) op ZjrBOb  
return l(t1, t2) op `G:hC5B  
return l(t)[r(t)] Wc;N;K52   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kqq1;Kd  
F"3'~ 6  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: HL:w*8a  
单目: return f(l(t), r(t)); WE-+WC!!:  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *e<'|Kq  
双目: return f(l(t)); x@pzgqi3  
return f(l(t1, t2)); fWF!%|L  
下面就是f的实现,以operator/为例 %?8.UW\m  
6{fo.M?  
struct meta_divide f}?p Y"yvO  
  { t_(S e  
template < typename T1, typename T2 > IA}.{zY~|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Kf)$/W4  
  { 3Gw*K-.  
  return t1 / t2; v`:!$U* H=  
} .cmhi3o4  
} ; 2(Yt`3Go(  
!MmbwB'  
这个工作可以让宏来做: uOZSX.o^  
T/J1 b-  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M.C`nI4  
template < typename T1, typename T2 > \ Y'R/|:YL@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]J/;Xp  
以后可以直接用 F>%,}Y~B:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) f;&XTF5D^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W4h]4X  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) >Tn[CgH]7  
x$S~>H<a  
\fYPz }wt  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 >}u#KBedE  
tM;+U  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A=*6|1w;  
class unary_op : public Rettype nyG5sWMpe  
  { eNm Wul  
    Left l; 8PG&/ " K  
public : v6T<K)S  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} l@@ qpaH  
7~H$p X  
template < typename T > \@_?mL@=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; y>}LGG  
      { 6(q8y(.`  
      return FuncType::execute(l(t)); ]:4\ rBR3  
    } \@6V{y'Zo  
i6^-fl  
    template < typename T1, typename T2 > l!}7GWj  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W:2j.K9!  
      { k{^iv:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); *uF Iw}C/  
    } }&EdA;/o_  
} ; 3C#Sr6  
Js9 EsN%  
3 gW+|3E  
同样还可以申明一个binary_op ;^8X(R  
m khp@^5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X@~R<  
class binary_op : public Rettype v0%FG9Gk  
  { F=;nWQ&  
    Left l; ;O({|mpS\  
Right r; XeAH.i<  
public : s09&A]G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k| >zauK  
vVbS 4_  
template < typename T > U+@rLQ.-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `Fb%vYf  
      { gyv@_}Y3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F'njtrO3  
    } R=L-Ulhk  
+`.,6TNVlY  
    template < typename T1, typename T2 > Z7dVy8J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K`kWfPwp  
      { N<aMUVm  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); PtOYlZTe?  
    } }A7 ] bd  
} ; G2FD'Sf  
= /=?l  
xGK"`\V  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 J-~:W~Qx4N  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 !JPZ7_nn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) R|!4klb  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }9Awv#+  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |`@7G`x  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ]"U/3dL5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 +HY.m+T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 8Y~\:3&1<  
下面是修改过的unary_op tL S$D-  
$Q56~AP  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Qy| 6A@  
class unary_op &=v5M9GR]  
  { e1 P(-V  
Left l; >2LlBLQ  
  W^1)70<y  
public : HmRmZ3~  
>Gr,!yP  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \.{ZgL5"  
Z`{GjV3%wH  
template < typename T > $R/@%U)-o  
  struct result_1 J"yq)0  
  { $ Q*^c"&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; UJrN+RtL  
} ; Mt(;7q@1c  
p|'Rm ]&jb  
template < typename T1, typename T2 > 2I1CKA:7g  
  struct result_2 P<IZ%eS3B  
  { D P+W* 87J  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (:ij'Zbz  
} ; 3Cl&1K #5  
ZTK)N  
template < typename T1, typename T2 > -v?)E S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D>"!7+t|@a  
  { ,HfdiGs}j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); &%`0&y  
} MF.$E?_R  
YC d  
template < typename T > hZeF? G)L'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [35>T3Ku  
  { ?E.MP7Y# V  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3Vb/Mn!k  
} n_46;lD  
A,! YXl[  
} ; "!_,N@\t  
t{Gc,S!]5  
PgwNEwG  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug hwd{^  
好啦,现在才真正完美了。 DO9_o9'  
现在在picker里面就可以这么添加了: wxo{gBq  
?/^x)Nm  
template < typename Right > _gI1@uQw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yVbyw(gS  
  { 1c}LX.9K  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UaV8 !Z>  
} R'x^Y"  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 C?lZu\L  
q OX=M  
}X^CH2,R  
fIm=^}?fwK  
]m"6a-,`  
十. bind ,U#FtOec  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 U~YjTjbd  
先来分析一下一段例子 Bu,VLIba  
@8'LI8 \/  
PBp+(o-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]:F?k#c  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #FsoK*F  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 xzOM\Nq?O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 <+)B8I^  
我们来写个简单的。 C&-]RffA  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [eO6 H2@=z  
对于函数对象类的版本: E_j=v \  
x] j&Knli  
template < typename Func > l6k.`1.In  
struct functor_trait TM^.y Y  
  { a&s&6Q|Y  
typedef typename Func::result_type result_type; =E4~/F}9/T  
} ; pm k;5 d  
对于无参数函数的版本: ?D S|vCae  
6HR^q  
template < typename Ret > Nkg^;-CV0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cHk ?$  
  { kCZxv"Ts  
typedef Ret result_type; 6T ,'Oz  
} ; `} :~,E  
对于单参数函数的版本: !=rJ~s F/{  
h\PybSW4s  
template < typename Ret, typename V1 > rv;is=#1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sRDxa5<MD  
  { #>\%7b59>  
typedef Ret result_type; rhA>;9\  
} ; "%]vSr  
对于双参数函数的版本: fVx_]5jM  
XD$;K$_7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > W+D{4:  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > rX@?~(^ML  
  { ;iT ZzmB  
typedef Ret result_type; 8$C?j\J|*  
} ; }D7} %P]  
等等。。。 ^mu PjM+D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dId&tTMmC  
`sPH7^R  
template < typename Func > ewORb  
struct func_return :zLeS-  
  { W:*  {7qJ  
template < typename T > 66%4p%#b4  
  struct result_1 \1mTKw)S  
  { r0/o{Y|l6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gtlyQ _V  
} ; h1jEulcMtq  
FCA]zR1  
template < typename T1, typename T2 > JPGEE1!B{b  
  struct result_2 @'fWS^ ;&  
  { pIP ^/H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DZ5QC aA  
} ; ;/=6~%  
} ; `;\~$^sj}  
UhVJ !NrT  
DfV'1s4y  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %% A==_b  
mqk tM6  
template < typename Func, typename aPicker > )9'Zb`n  
class binder_1 3}ATt".  
  { =%ZR0cWPoI  
Func fn; &&K"3"um  
aPicker pk; b5.L== >  
public : ".:]? Lvt  
FvaelB  
template < typename T > T }^2IJ]  
  struct result_1 (Q~ (t  
  { 6V^KOG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; WSV[)-=:  
} ; KmE<+/x~?  
"?SR+;Y:q  
template < typename T1, typename T2 > 0|D l/1  
  struct result_2 \\i$zRi  
  { ->Bx>Y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CyEEE2cV  
} ; G;Thz  
ztHEXM.  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9G"-~C"e3  
#23m_w^L  
template < typename T > tDwj~{a~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DY6ra% T  
  { PHHX)xK  
  return fn(pk(t)); :MbD=sX  
} 8j<+ ' R  
template < typename T1, typename T2 > 5X=ik7m^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;gmfWHB<  
  { Jk3V]u  
  return fn(pk(t1, t2)); oq3{q  
} *, RxOz2=  
} ; l<YCX[%E  
#RWHk  
_rjLCvv-  
一目了然不是么? `UH 1B/  
最后实现bind 5'hQ6i8  
`p{,C`g,R  
^tY$pPA  
template < typename Func, typename aPicker > Isna KcLM  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cAAyyc"yJ  
  { KXTx{R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); At=l>  
} \NI0rL  
jYi{[* *  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0&k!=gj:>Z  
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。 `.8#q^  
KIfR4,=Q|  
十一. phoenix  e+=IGYC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }R]^%q@&  
>W[#-jA_Z  
for_each(v.begin(), v.end(), 06peo d  
( ,H+LE$=  
do_ &$ /}HND  
[ ,) JSX o  
  cout << _1 <<   " , " zu-1|X X  
] Rf .b_Y@O  
.while_( -- _1), ;\gsd'i  
cout << var( " \n " ) U& < Nhh  
) OK"B`*  
); E?+MM0  
Q]]5\C.  
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 N'a5&..  
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 :n?K[f?LfY  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z}[qk:  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  U|HF;L  
/2\%X`]<  
o>'1ct  
template < typename Cond, typename Actor > ]{<`W5 b/  
class do_while ]2Q:&T  
  { yHL5gz@k  
Cond cd; }7H8Y}m  
Actor act; *1 [v08?!  
public : +Eh^j3W  
template < typename T > *NDM{WB|)  
  struct result_1 AqzPwO^  
  { Q/ ,j v5  
  typedef int result_type; tsA+B&R_]  
} ; uKcwVEu  
uM^eoh_  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} m% {4  
r6Hdp  
template < typename T > S^Z[w|1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0` {6~p  
  { F9Ag687w  
  do 9w=GB?/  
    { -&ic%0|f  
  act(t); rK\)  
  } x{X(Y]*1S  
  while (cd(t)); v3i]z9`  
  return   0 ; y2U^7VrO  
} 1px8af]  
} ; D{{ ME8  
{5=Iu\e  
Qw ukhD7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \p-3P)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。 \P;%fN  
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。 @k!J}O K  
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。 YFVNkB O%  
下面就是产生这个functor的类: >h0iq  
<J`",h  
G 1 rsd  
template < typename Actor > X4:\Shb97  
class do_while_actor L* Mt/  
  { g{zvks~it  
Actor act; TU-4+o%;  
public : J2$L[d^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Z.b}   
;/ iBP2  
template < typename Cond > }dl[~iKW  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |D %m>M6  
} ; 37hs/=x  
R#ABda9  
GHaOFLY  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 .a%D:4GYR  
最后,是那个do_ |0A"3w  
4LRrrW  
vps</f!  
class do_while_invoker Une,Y4{u  
  { .{` :  
public : d%:B,bck  
template < typename Actor > #,0PLU3%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const u%J04vG"D  
  { x=g=e <_  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^tS{a*Yn  
} Z*EK56.b  
} do_; VQ5D?^'0/  
>+iJ(jqq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? *;Q IAd  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b ^wL{q  
最后来说说怎么处理break和continue ~s@PP'!  
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。  -a``  
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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