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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda r>fGj\#R =  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _94 W@dW  
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, T`!R ki%~  
cuN]}=D  
sA,bR|  
bvtpqI QZ  
  class filler _H]^7`;  
  { ]"_c-=  
public : }AS/^E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5z_d$.CIc  
} ; 5VV}wR  
0<%$lr  
g[G /If  
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: ^0.8-RT  
7Jlkn=9e:  
a%r!55.   
BI:Cm/ >  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~Y x_ 3  
_4N.]jr5  
mU-2s%X<.^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 w5 .^meU  
G[mqLI{q  
/Q3>w-h  
~W21%T+  
二. 战前分析 - UkK$wP5  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 c;kU|_  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 m,Y/ke\  
ZK]qQrIwy  
{J==y;dK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Bg]VaTm[=  
  /* --------------------------------------------- */ J|BElBY  
vector < int *> vp( 10 ); ^^V3nT2rR3  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4<-Kd~uL  
/* --------------------------------------------- */ R@K\   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6o^>q&e}%  
/* --------------------------------------------- */ -{0Pq.v  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); |E >h*Y  
  /* --------------------------------------------- */ K+`GVmD  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); NTt4sWP!I  
/* --------------------------------------------- */ i pn-HUrE@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); DDr\Kv)k(  
VwI  
.~o{i_JH  
eaFkDl  
看了之后,我们可以思考一些问题: hTDGgSG^  
1._1, _2是什么? I:jIChT  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 /f[Ek5/-0  
2._1 = 1是在做什么? 3wv@wqx  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 rL-R-;Ca  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 @SD XJJ h  
Leb Kzqe  
1)= H2n4)  
三. 动工 U(f@zGV  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: i W6O9 ~  
?1ey$SSU]  
`NQ  
futYMoV  
template < typename T > %AO6 =  
class assignment ,w~3K%B4  
  { pX_  
T value; Dd1k?  
public : :Vxt2@p{  
assignment( const T & v) : value(v) {} fDsT@W,K  
template < typename T2 > Bb=r?;zjO  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lf`ULY4{  
} ; t5E$u(&+'B  
:XY%@n  
~Fb@E0 }!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |X=p`iz1&  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment %d+Fq=<  
QKP #wR  
=wX;OK|U(^  
9CS" s_  
  class holder *B3f ry  
  { ?c?@j}=?yY  
public : qR.FjQOvn  
template < typename T > C?|sQcCE  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }p?,J8=-  
  { l?)>"^  
  return assignment < T > (t); Wq3PN^  
} h^(U:M=A  
} ; T)e2IXGN  
fc~fjtqwvz  
D]E=0+  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 6{5T^^x?<  
'yCVB&`b  
  static holder _1; FC+-|1?C  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ou1kSG|kM  
>c0leT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d9JAt-6z2  
而不用手动写一个函数对象。 RP2$(%  
O.FTToh<  
g ba1R  
rCa]T@=  
四. 问题分析 Oey Ph9^V  
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。 >aJmRA-C}  
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。  C@*x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 er_6PV  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6|p8_[e`  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 jlb8<xIC]  
_i ztQ78  
五. 问题1:一致性 p8 S~`fjV  
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?| N_ ODr]L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Dl.< (/  
Vb? wwx7=  
struct holder /HUT6B  
  { 2(!W 9#]  
  // fP<== DK  
  template < typename T > }N9PV/a  
T &   operator ()( const T & r) const %S^ke`MhF  
  { 5:38}p9`  
  return (T & )r; 7d.H 8C2  
} U`) " ;WN  
} ; s>L-0vG  
d1#lC*.Sg  
这样的话assignment也必须相应改动: cWnEp';.  
y3( ~8n  
template < typename Left, typename Right > rWWp P<  
class assignment "zw{m+7f,  
  { ]iTP5~8U  
Left l; ;LgMi5dN  
Right r; T ^eD  
public : yE N3/-S+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I8i|tQz  
template < typename T2 > V #vkj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /QS Nv  
} ; <,O| fY%  
yUcU-pQ  
同时,holder的operator=也需要改动: 4%}iKoT   
G-D}J2r=F  
template < typename T > Ox ,Rk  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const [.l,#-vp  
  { Y|mtQ E?c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0;a10b  
} kK6t|Yn&  
elM<S3  
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。 a:P+HU:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %d:cC:`  
x%)oL:ue  
return l(rhs) = r; vZQraY nJ  
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。 R,.qQF\*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: yuq o ^i  
lw8t#_P  
template < typename Tp > Jm=3 %H  
class constant_t @=g{4(zR ^  
  { DCa=o  
  const Tp t; ;]R5:LbXS  
public : KKk<wya&O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} YA+R!t:F{  
template < typename T > "w 4^i!\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~Q^.7.-T  
  { hH$9GL{H  
  return t; >8>s K(S]  
} Z!q$d/1  
} ; .,VLQ btg  
`E;xI v|  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uYO$gRem  
下面就可以修改holder的operator=了 -m ,Y6  
j7Zv"Vq@  
template < typename T > h+_:zWU  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const `}ZtK574  
  { 18~jUYMV  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9h+T O_T@F  
} >BJBM |  
wg k[_i  
同时也要修改assignment的operator() ',+Zqog92  
~mHrgxQ-  
template < typename T2 > 0T@axQ[%  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } z2R?GQ5 A  
现在代码看起来就很一致了。 + i /4G.=*  
Bvj  
六. 问题2:链式操作 U$@}!X  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 4QC_zyTE  
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。 1D1kjM^Bo  
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。 ?]*"S{Cqv  
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。 lt'N{LFvc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ) C\/(  
)`<&~>qp  
template < typename T > `p)U6J  
struct result_1 25 U+L  
  { =^zGn+@z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Fv(FRZ)  
} ; b5~p:f-&4B  
i u0'[  
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: I(3YXv VN  
D{6BX-Dw.  
template < typename T > ]2&RN@  
struct   ref tJ7tZ~Ak  
  { Z"l].\= F  
typedef T & reference; 0}` -<(  
} ; `Y!8,( 5#  
template < typename T > =(R3-['QIb  
struct   ref < T &> i$.!8AV6  
  { ]l=CiG4!M  
typedef T & reference; r0OP !u  
} ; 4"nYxL"<4  
.|P :n'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: S%?%06$  
?hrz@k|  
template < typename T > }YiFiGf,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _9=cxwi<w  
  { !u:;Ew  
  return l(t) = r(t); '19?  
} Tqs|2at<t  
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。 J}bLp Z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 i}f"'KW  
O#{`Fj`  
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 GAs.?JHd  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: svt3gkR0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [tC=P&<  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2h@&yW2j  
最后的布局是: ww+,GnV  
                Add A&ceuu  
              /   \ Rb^G~82d?  
            Divide   5 B<.ZW}#v  
            /   \ EZp >Cf7  
          _1     3 mTL`8hv?  
似乎一切都解决了?不。 ;eW)&qzK  
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。 6#:V3 ;  
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。 <jaQ 0S{|  
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: T`u ,!S  
6Xn9$C)  
template < typename Right > k5}Qx'/l  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pFBK'NE  
Right & rt) const UsCaO<A  
  { 150x$~{/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8wkt9:  
} yr.sfPnJK  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y34<B)Wy  
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。 5]kv1nQ  
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。 W%MS,zkAE  
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。 +T,0,^ *  
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。 LOwd mj  
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? 3<1x>e2nT  
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: qjg Z  
05jjLM'e  
template < class Action > zG%'Cw)8  
class picker : public Action bx-:aC)]2  
  { #7YJ87<E  
public : oe=1[9T"  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s=K?-O  
  // all the operator overloaded u{sb^cmy  
} ; 8RVRfy,w  
#B!M,TWf9s  
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。 k2#|^N  
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: wT,=C'  
(7$BF~s:,  
template < typename Right > Nn?$}g  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const xbCQ^W2YU|  
  { l?xd3Z@7[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Bq-}BN?pz  
} V8pZr+AJ  
MlbcJo3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z(LTHAbBk|  
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。 <<Z, 1{3F  
>$a;+v  
template < typename T >   struct picker_maker g<$2#c}  
  { ?1LRR ;-x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^q|W@uG-(  
} ; }Q6o#oZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v@J[qpX  
  { ?jvuTS2  
typedef picker < T > result; #\K"FE0PGz  
} ; <LJb,l"  
mwZ) PySm)  
下面总的结构就有了: lPtML<a  
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。 Jm0.\[J  
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。 <29K! [  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 \#N?  
至此链式操作完美实现。 r'o378]=  
i If?K%M7  
H%}/O;C  
七. 问题3 |tse"A5Z  
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。 rrphOG  
LEX @hkh  
template < typename T1, typename T2 > f'M([gn^_  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `UqX`MFz  
  { rP!GS _RG  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2);  5IF$M2j  
} Krl9O]H/[  
7 Z? Hyv  
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: uZI7,t-7  
H9!q)qlK  
template < typename T1, typename T2 > OpK_?XG  
struct result_2 (zk/>Ou  
  { ovi^bNQ  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; |goK@ <  
} ; % w  
Fw}|c  
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? <zAYq=IU  
这个差事就留给了holder自己。 ip1gCH/?_+  
    N8J(RR9O  
S a}P |qI  
template < int Order > cz|?j  
class holder; @*|T(068&  
template <> UG}2q:ST  
class holder < 1 > P^ <to(|  
  { D`Ka IqLz  
public : =4V SbOlZ  
template < typename T > f=S2O_Ee  
  struct result_1 Imq-5To#  
  { T{yJL<  
  typedef T & result; VC% .u.< F  
} ; $3%+N|L  
template < typename T1, typename T2 > hMV>5Y[s  
  struct result_2 OkCAvRg  
  { | :id/  
  typedef T1 & result; )%lPKp4]  
} ; {2i8]Sp1d/  
template < typename T > 33&\E- Q>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _c5*9')-)  
  { 4:/^.:  
  return (T & )r; - leYR`P  
} |f.,fVVV;  
template < typename T1, typename T2 >  Q7tvpU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6GqC]rd*:  
  { /{ W6]6^  
  return (T1 & )r1; TNK1E  
} 3=*ur( Qy  
} ; N0JdU4'  
`46.!  
template <> GJs~aRiz  
class holder < 2 > (vvD<S*  
  { h ^s8LE3  
public : JO90TP $  
template < typename T > I`i"*z  
  struct result_1 t*u#4I1  
  { }Gy M<!:  
  typedef T & result; n+i=Ff  
} ; GQQp(%T  
template < typename T1, typename T2 > 1EWZA  
  struct result_2 }d;6.~Gw  
  { <iGW~COd  
  typedef T2 & result; jp^Sw|  
} ; ^Xu4N"@  
template < typename T > ;Zr7NKs  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1MT,A_L  
  { f*9O39&|  
  return (T & )r; 7q 5 *grm  
} Z&P\}mm   
template < typename T1, typename T2 > mVh;=>8K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const U4yl{?  
  { pVrY';[,|  
  return (T2 & )r2; Uqy/~n-v<  
} -|>T? t'K  
} ; EbVva{;#$;  
i" )_Xb_1  
nj0]c`6rN@  
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> >。 siT`O z|,  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: G#^0Bh&  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: kRBO]  
%H2ios[UO  
return l(i, j) = r(i, j); o P;6i  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) &g1\0t  
a60rJ#GD  
  return ( int & )i; F[`dX  
  return ( int & )j; E0 E K88  
最后执行i = j; ?:-:m'jdU  
可见,参数被正确的选择了。 K}^# VlY9  
{IaDZ/XS6  
'3WtpsKA  
Pz\K3-  
$CX3P)% `  
八. 中期总结 cDE5/!  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: m8e()8lZ3  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Kfr1k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 kxJ[Bi#  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor j0V/\Ep)T<  
 Pd(_  
FF! PmfF'  
ela^L_NhF  
mtn^+*  
U V*Ruy-  
九. 简化 7 ]ysvSM  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 KB(W'M_D\  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 :Jv5Flxl  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jlFlhj:/I  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 di0@E<@1:  
  +-*/&|^等 L$.3,./  
2. 返回引用。  0yq  
  =,各种复合赋值等 vv{+p(~**O  
3. 返回固定类型。 4KnBb_w  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) zB~ <@  
4. 原样返回。 Y:t?W  
  operator, :zLf~ W  
5. 返回解引用的类型。 |%mZ|,[  
  operator*(单目) ?+.C@_QZQ  
6. 返回地址。 2zW IB[  
  operator&(单目) nPqpat`E  
7. 下表访问返回类型。 .9PT)^2  
  operator[] ) ba~7A  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lv'WRS'}  
  operator<<和operator>> '?L^Fa_H  
kLZVTVSJt  
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。 ]+W){W=ai  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O=(F46 M  
q!@!eC[b  
template < typename Left > ZH9Fs'c=  
struct value_return J{Kw@_ypP  
  { b \ln XN  
template < typename T > ?4Rd4sIM$u  
  struct result_1 V|$PO Qa3  
  { p?,<{mAe  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "wTCO1  
} ; /#H P;>!n  
=\5WYC  
template < typename T1, typename T2 > G[yzi  
  struct result_2 hr6j+p:  
  { }&e HU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C49\'1\6  
} ; X.k8w\~  
} ; ]rH[+t-  
J&,hC%]  
H?J:_1  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _#6Q f  
h\w;SDwOk  
下面我们来剥离functor中的operator() jqc}mI\#  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6&ut r!\7  
xd ^Pkf  
return l(t) op r(t) W/>a 1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) K4<"XF1A:  
return op l(t) $DIy?kZ  
return op l(t1, t2) "g&f:[a/  
return l(t) op H~:oW~Ah  
return l(t1, t2) op -ZZJk-::  
return l(t)[r(t)] ?{J1Uw<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3zD#V3 =  
GyN|beou  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: c]aU}[s1  
单目: return f(l(t), r(t)); t~/:St  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ":M]3.  
双目: return f(l(t)); pF-_yyQ  
return f(l(t1, t2)); w|s2f`!  
下面就是f的实现,以operator/为例 n-cI~Ax+4  
`hkvxt  
struct meta_divide YYYF a  
  { `@],J  
template < typename T1, typename T2 > v#%rjml[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) otR7E+*3  
  { |<,qnf | -  
  return t1 / t2; vu\W5M  
} 'kt6%d2  
} ; D5@=#/?*  
_uMG?Sbx  
这个工作可以让宏来做: j;]I -M[  
!~~KM?g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ RdWn =;  
template < typename T1, typename T2 > \ KYm8|]'g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s0f+AS|}  
以后可以直接用 yj4"eDg]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) )- &@ 8`  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [+dCA  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) =JzzrM|V*  
E4892B:`  
?96r7C|  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xOj#%;  
z@~H{glo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _.; PLq~0  
class unary_op : public Rettype Yp;Z+!!UZ  
  { scH61Y8`  
    Left l; /g{*px|  
public : ="& GU%$  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5.{=Op!  
AYfOETz  
template < typename T > e72Fz#<q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 63=&??4  
      { p;}`PW  
      return FuncType::execute(l(t)); $`3yImv+w  
    } Z%3CmKdeF  
9m$"B*&6G  
    template < typename T1, typename T2 > V4V`0I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PljPhAce  
      { #RR;?`,L}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); t"GnmeH i  
    } ,W)DQwAg  
} ; MSS[-}  
?YL J Xq  
B.5+!z&7  
同样还可以申明一个binary_op F,~BhKkbV  
JHa1lj  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L.'61ZU  
class binary_op : public Rettype w gS'/  
  { z Fm`e:td  
    Left l; uE')<fVX(  
Right r; k37?NoT  
public : p]RQ-0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &SbdX   
7wx=#  
template < typename T > G|Et'k.F4  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u.X]K:Yow  
      { [E a{);  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); V0,JTWc  
    } TS6xF?  
,M3hE/rb/  
    template < typename T1, typename T2 > O00;0wu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i&>^"_4rc  
      { }jCO@v;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); i;^lh]u  
    } Gb `)d  
} ; UVD D)  
M@{?#MkS%  
Y bJg{Sb  
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 CjpGo}a/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #G]IEO$M6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #9|&;C5',!  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 d9S/_iCI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ny13+Q`^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .S 54:vs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ]?VVwft  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) hxL?6mhY  
下面是修改过的unary_op "ZGP,=?y2  
,EEAxmf  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +S4>}2N33  
class unary_op tI{]&dev  
  { vmAnBY  
Left l; n5d8^c!2  
  `YqtI/-w  
public : 6o#/[Tz  
{OPEW`F  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} B3ItZojAuw  
V>QyiB  
template < typename T > 9{;L7`<  
  struct result_1 #8et91qw  
  { `r1}:`.m,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _rYW|*cIF  
} ; h-ii-c?R@0  
r!Dk_| Cd  
template < typename T1, typename T2 > Hdew5Xn(:  
  struct result_2 4aOz=/x2  
  { !2!Zhw2u  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5]dlD #  
} ; b69nj  
G"F O%3&|  
template < typename T1, typename T2 > 7e+C5W*9b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0}<blU  
  { Yt#; +*d5  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); F0_w9"3E~  
} fU|v[  
.S|7$_9;b  
template < typename T > 0C :8X   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =|i_T%a  
  { %htI!b+"@  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3*</vo#`  
} C+**!uYIB  
t~ {O)tt  
} ; (5!'42  
2JK '!Ry)  
s_y8+BJaV  
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 vcu@_N1Dc  
好啦,现在才真正完美了。 KuJ9bn{u!C  
现在在picker里面就可以这么添加了: UPGUJ>2Z  
@!OXLM   
template < typename Right > >rQj1D)@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X\;:aRDS  
  { Im~DK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z4/D38_  
} &/U fXKr  
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。 L/rf5||@  
P{A})t7  
:L@ ;.s  
~o_JZ:  
L-`V^{R]  
十. bind lW| =rq-|  
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。 x,mt}>  
先来分析一下一段例子 ![B|Nxq}@  
rNV3-#kU  
5c::U=  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *90dkJZ.  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 _33 b %  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 b_TI_  
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。 F62 uDyY  
我们来写个简单的。 RWR{jM]V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ~b]enG5xS4  
对于函数对象类的版本: >gp53\  
v)O0i2  
template < typename Func > 3/]1m9x  
struct functor_trait E$ \l57  
  { [E p'm  
typedef typename Func::result_type result_type; rEWJ3*Hb  
} ; "yQBHYP  
对于无参数函数的版本: [mv? \HDa~  
%@C8EFl%3  
template < typename Ret > @LOfqQ$FE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /lECgu*#69  
  { &fB=&jc*j  
typedef Ret result_type; GPLop/6   
} ; |j0_^:2r=  
对于单参数函数的版本: Q*<KX2O  
X:s~w#>R  
template < typename Ret, typename V1 > LujLC&S  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > EY"of[p  
  { zp8x/,gwF  
typedef Ret result_type; P+f}r^4}  
} ; \ Ki3ls  
对于双参数函数的版本: Ac U@H0  
AwG0E `SU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )dfhy  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > t[2b~peNI  
  { `l]Lvk8O  
typedef Ret result_type; 0qNk.1pv  
} ; H 0+-$s;f  
等等。。。 A<|9</9z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy X8m-5(uW  
\r:*`Z*y  
template < typename Func > GkU_01C  
struct func_return !$l<'K$  
  { ~v(c9I)  
template < typename T > 7u;N/@  
  struct result_1 05H:ZrUV  
  { 2+y wy^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; i ed 1+H  
} ; >g !Z|ju  
b|AjB:G  
template < typename T1, typename T2 > wzy[sB274  
  struct result_2 J#C4A]A  
  { +#wVe  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ?n{m2.H  
} ; +/celp  
} ; k5K5OpY  
$ H+X'1  
^J>m4`  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 yL asoh  
:"# "{P  
template < typename Func, typename aPicker > -Wa<}Tz  
class binder_1 CP\[9#]:  
  { YZfi-35@g  
Func fn; \h'7[vkr  
aPicker pk; =b*GV6b  
public : h'S0XU ;  
T P#Ncqh  
template < typename T > ZgEV-.>P  
  struct result_1 =LLpJ+  
  { V/xXW=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ~.x#ic  
} ; `scW.Vem  
(pCHj'  
template < typename T1, typename T2 > pmBN?<  
  struct result_2 w!<e#Z]3b  
  { !x-__[#  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 3M?O(oO  
} ; %1p-DX6  
%Y0lMNP  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7Ku&Q<mi  
1v:Ql\^cT  
template < typename T > Vp; `!+z"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ">=Ep+ix  
  { ZFMO;'m&  
  return fn(pk(t)); mg:kVS  
} %?n=I n(F  
template < typename T1, typename T2 > %|+aI?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _YlyS )#@  
  { {i=V:$_#  
  return fn(pk(t1, t2)); \y271}'  
} Jq)k5X>&Sj  
} ; *J^FV^E``  
6, j60`f)  
 kVZs:  
一目了然不是么? 3c#^@Bj(-e  
最后实现bind H.iCYD_=  
> A@yF?  
8Ckd.HKpQ  
template < typename Func, typename aPicker > .0yBI=QI  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) XSof{:V  
  { xKBi".wA  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); JtSwbdN  
} = LIb0TZ2  
IR3SP[K"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4_>;|2  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ncadVheKt  
6?5dGYAX<  
十一. phoenix 6H2Bf*i  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -}4CY\d6'  
H[: lQ\  
for_each(v.begin(), v.end(), ,#BD/dF  
( sK W~+ ]  
do_ {9;-5@b  
[ *6<4ECa7C  
  cout << _1 <<   " , " =/j!S|P  
] /Bgqf,N |  
.while_( -- _1), ?IQDk|<%  
cout << var( " \n " ) v B~VJKD  
) o_=4Ex "  
); %w>3Fwj`z  
E4\HI+  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: lGK7XAx,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  7Oe$Ou  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z7BFkZ6+  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C8v  
#s(ob `0|  
AXxyB"7A}  
template < typename Cond, typename Actor > O0rvr$.  
class do_while )%p46(]  
  { H(Wiy@cJn  
Cond cd; :''Swi<H  
Actor act; pRlScD_};  
public : d^54mfgI  
template < typename T > +68age;dM  
  struct result_1 6qmV/DL  
  { ,_V/W'  
  typedef int result_type; z@ZI$.w  
} ; J"h2"$v,  
'`gnJX JO  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !|V_DsP  
ODKh/u_  
template < typename T > L Y4bn)Qf  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $s ,g&7*-  
  { si~zg\uY  
  do 4W2.K0Ca  
    { <#"_Qgdix  
  act(t); (gE<`b  
  } d14@G4#Bd  
  while (cd(t)); )@U~Li/+  
  return   0 ; HLthVc w  
} =d@)*W 6  
} ; v; ewMiK@E  
qmPu D/ c  
)gU:Up24|"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  )bYOy+2g  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 _qOynW  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 H/ ejO_{  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 8z|]{XW{  
下面就是产生这个functor的类: OcpvY~"Pr  
4_2oDcdf  
{C?$osrr  
template < typename Actor > jC:D>  
class do_while_actor N0$ uB"  
  { z*b|N45O  
Actor act; wZCboQ,  
public : Fsq)co  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Jb9 @U /<\  
iu{;|E  
template < typename Cond > VR_/Vh ]@  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; i&m6;>?`  
} ; !.iFU+?V  
#68$'Rl"o1  
4/\Ynb.L  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }h/7M  
最后,是那个do_ Ap"%%D^{:  
Q;y4yJ$wI  
5>e<|@2 X  
class do_while_invoker YsiH=x  
  { dKXzFyW  
public : #/9Y}2G|]  
template < typename Actor > ? YIe<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const bx6=LK  
  { 6W]C`  
  return do_while_actor < Actor > (act); v^t oe  
} RxV " ,  
} do_; w .M  
#@V<{/;49  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .2rpQa/h  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;sUvY*Bcm  
最后来说说怎么处理break和continue cw0 @Z0  
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。 R vU'8Y?>w  
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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