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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9/s-|jD  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sCb?TyN'n  
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, +[2lS54"W4  
00pHnNoxW  
u gfV'  
5o~Z>  
  class filler EoY#D'[  
  { K0I-7/L  
public : )kUq2 -r  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?qK:P  
} ; 3!$rp- !<)  
5WZLB =  
9DtSYd/  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: G>_ZUHd I  
56':U29.]  
{{DW P-v4  
oW+R:2I~O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r?V|9B`$p  
7SqsVq`[~  
+vbNZqwz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4t8 Hy  
n6uobo-  
f:utw T  
Vk_L*lcN  
二. 战前分析 &FanD   
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。 ?y04g u6p  
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 :!A@B.E  
Q'=!1^&  
aVtwpkgZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4*dT|NU  
  /* --------------------------------------------- */ (8ymQ!aY  
vector < int *> vp( 10 ); |n &6z  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); -0\$JAyrx  
/* --------------------------------------------- */ JqZ%*^O  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); er<~dqZ}]  
/* --------------------------------------------- */ (Pu*[STTT  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /V*eAn8>  
  /* --------------------------------------------- */ tIvtiN6[|l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7PvuKAv?k  
/* --------------------------------------------- */ i/Hi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (^Ln|3iz  
-zTeIvcy5  
)t.q[O`  
igQyn|  
看了之后,我们可以思考一些问题: =Tj0dfO|"  
1._1, _2是什么? FVpe*]  
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。  3sw1y  
2._1 = 1是在做什么? ~|!lC}!IKL  
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。 eeX>SL5'i  
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。 0!zWXKX  
2Vi[qS^  
JL$RBr  
三. 动工 O ,;SA  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N!va12  
G dooy~cn  
AUq?<Vg\  
e'?(`yW>  
template < typename T > {oZ]1Qf_  
class assignment oy |@m|J  
  { ~lL($rE  
T value; %$}iM<  
public : qy]-YJZ  
assignment( const T & v) : value(v) {} b13>>'BMB  
template < typename T2 > #*`|}_6L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } lDA%M3(p  
} ; i}YnJ  
3A9|{Vaz+6  
qjFgy)qV  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Yk5kC 0B  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment bd9c/>&  
s0h)~z  
Tv KX8m"  
aG ,uF  
  class holder &V ;a:  
  { )Qc$UI8L  
public : ?\yo~=N^  
template < typename T > _`(g?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const a"zoDD/  
  { g$tW9 Q  
  return assignment < T > (t); l%IOdco#  
} E5 dXu5+ye  
} ; (o|E@d  
'K!kJ9oqe  
)>/c/ B  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: OwEz( pj@  
pqe tYu  
  static holder _1; 4M]8po/;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 )<|TEp4r-  
Q&J,"Vxw  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^/+sl-6/F  
而不用手动写一个函数对象。 g[$B9 0  
x<l1s  
}B5I#Af7  
PX'LN  
四. 问题分析 Dz{e@+>M  
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。 a !IH-XJ2  
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。 ZUu^==a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 W< n`[  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 9NT;^K^ I  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 LWI~m2  
q2Kn3{  
五. 问题1:一致性 X_qXH5^%  
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?| {G}HZv%S U  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,uv$oP-  
Yx"z&J9 p  
struct holder --9mTqx  
  { =%3nKSg  
  // _=8+_OEk  
  template < typename T > X=3@M_Jzo  
T &   operator ()( const T & r) const #^ 9;<@M  
  { cC4T3]4l'  
  return (T & )r; Zx_m?C_2_  
} coWBKWF  
} ; ff#-USK^R  
cabN<a l  
这样的话assignment也必须相应改动: ^6+x0[13  
_a&|,ajy >  
template < typename Left, typename Right > nR7\ o(!  
class assignment e0L;V@R  
  { ,:`6x[ +  
Left l; 1 XG-O  
Right r; x}{VHp`|ld  
public : `9ox?|iJ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )hug<D *h  
template < typename T2 > #*!$!c{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } OL rD4 e  
} ; 9zJ`;1  
%\l,X{X  
同时,holder的operator=也需要改动: L3AwL)I   
zqh{=&Tjx  
template < typename T > Db=gS=Qm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const gnXjd}  
  { V5B-S.i@  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {Fi@|'  
} :j ~5(K"  
7mM;Q  
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。 O[ !o1.  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %U GlAyj  
_ ^{Ep/ME=  
return l(rhs) = r; f[b YjIX  
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。 T Rw6$CR  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Aq!['G  
C~qhwwh  
template < typename Tp > {0 ~0  
class constant_t c*dww  
  { 9#<Og>t2y  
  const Tp t; 5-^%\?,x  
public : 8-:k@W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zc+;VtP|8  
template < typename T > >A&@Wp1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const F-^HN%  
  { `VtwKt*  
  return t; <+gl"lG  
} ` a>vPW  
} ; v=tj.Vg  
ozC!q)j  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M N#C2 qz  
下面就可以修改holder的operator=了 Db(_T8sU  
Jj:6 c  
template < typename T > \w^QHX1+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const cA? x(  
  { cO,V8#H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xV#a(>-4  
} Hc]1mM  
rf->mk{  
同时也要修改assignment的operator() f_ztnRw  
/y)"j#-eW  
template < typename T2 > |A0$XU{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _wNPA1q0J  
现在代码看起来就很一致了。 pFTlhj)1  
n=? 0g;1!  
六. 问题2:链式操作 / w M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~lqGnNhh 7  
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。 U@MP&sdL  
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。 k-V I9H!,  
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。 jJ!-hg4?]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ).C!  
Wk\@n+Q {]  
template < typename T > ^Pd3 7&B4V  
struct result_1 T[-c|  
  { ]M;6o@hq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q 9S z7_K  
} ; -Zg @D(pF  
QO{=Wi-  
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: 9K':Fn2,  
lt6;*z[  
template < typename T > UZP6x2:=  
struct   ref _i[)$EgFm  
  { DBJA}Cw  
typedef T & reference; =5~F6to  
} ; _1<'"u#6w  
template < typename T > ,|X+/|gm  
struct   ref < T &> Pzp+I}  
  { pXh~#o6 V  
typedef T & reference; K\+}q{  
} ; .^lb LN^2  
HI\f>U  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x XM!E 8  
ej%;%`C-  
template < typename T > $[iT~B$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const IT`=\K/[4  
  { ^qO=~U!{  
  return l(t) = r(t); !UoU#YU  
} Zknewv*sS4  
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。 C$LRY~ \  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6_<s=nTX  
}l( m5  
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 i9eyrl+!  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: s S5fd)x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LkGf|yd_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 [z%?MIT  
最后的布局是: j;20JA/b  
                Add 0[:9 Hb6  
              /   \ Ae j   
            Divide   5 K- I\P6R`  
            /   \ D!}K)T1~R  
          _1     3 /.)[9bQ<  
似乎一切都解决了?不。 g&+Y{*Gp  
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。 KO"Jg-6r|  
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。 QW~5+c9JJ  
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: a3UPbl3^  
/Pn.)Lxfl  
template < typename Right > {(Og/[  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const %,,`N I{  
Right & rt) const ;wXY3|@  
  { 3XwU6M$5g  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^'&iYV  
} =r@gJw:B  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 vZE|Z[M+<  
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。 9G#8 %[W  
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。 b>QM~mq3^I  
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。 tyuk{* Me:  
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。 3gG+`{<  
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? "65||[=8  
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: *:9 >W$0u  
TTZ['HP oI  
template < class Action > Jf?S9r5Q  
class picker : public Action Er"R;l]xJ  
  { LgP>u?]n  
public : %e Sm&`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y98JiNq  
  // all the operator overloaded cXS;z.M\_  
} ; [O7w =  
dXiE.Si  
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。 *#lBQBH|.  
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: > 'aG /(  
d $fvg8^  
template < typename Right > "($Lx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 9jO`gWxV8*  
  { &_9YLXtMi;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'u(=eJ@1  
} [J)/Et  
7`IUMYl#~  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > cgs3qI  
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。 -,QKTxwo>  
e^k!vk-SLF  
template < typename T >   struct picker_maker ;Y'8:ncDn  
  { 6| *(dE2x(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 7q%|4Z-~  
} ; J}Qs"+x  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > s~=KhP~  
  { )o#6-K+b  
typedef picker < T > result; /a[V!<"R  
} ; @up&q  
}_{y|NW  
下面总的结构就有了: e9CP802#2  
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。 +`;+RDKY*  
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。 R=-+YBw7/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 59{;VY81  
至此链式操作完美实现。 {y,nFxLq  
h6u2j p(+  
q&zny2])  
七. 问题3 J>`v.8y  
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。 K;oV"KRK  
P<%v +O  
template < typename T1, typename T2 > &Nc[$H7<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )@}A r  
  { }m6f^fs}  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?gLR<d_  
} QVIcb ;&:}  
In f9wq\  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 9s! 2 wwh  
oW0gU?Rr)u  
template < typename T1, typename T2 > vO\:vp4fH  
struct result_2 t]s94 R q  
  { ~?#~Ar  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; %'N$l F"]  
} ; !*&4< _  
Z6 ;Wd_  
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? O\6vVM[  
这个差事就留给了holder自己。 bqSMDK  
    h`=r )D  
glv ;C/l  
template < int Order > ?4^} ;wDb2  
class holder; ,09DBxQq,  
template <> 'gCJ[ce  
class holder < 1 > gs?8Wzh90*  
  { 4~!Eje!  
public : LU%#mY  
template < typename T > c$9sF@K?  
  struct result_1 d] U`?A,  
  { ~?gzq~~t  
  typedef T & result; .>}BNy  
} ; o`idg[l.  
template < typename T1, typename T2 > (Aorx #z  
  struct result_2 a$d:_,\ "  
  { lbRzx4=\y  
  typedef T1 & result; {$;2 HbM(  
} ; @B?FE\  
template < typename T > 5J  ySFG3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ua %UbAt  
  { .}o~VT:!?Y  
  return (T & )r; G\R*#4cF  
} Q|?'(J+  
template < typename T1, typename T2 > 7%e1cI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6 jmrD  
  { yq?]V7~  
  return (T1 & )r1; kd yAl,  
} Tr~sieL  
} ; rWA6X DM7  
I?B,sl_w  
template <> 80C(H!^  
class holder < 2 > ML=eL*}l  
  { eH %Ja[  
public : GWhE8EDT  
template < typename T > ?=<~^Lk  
  struct result_1 JnY$fs*"  
  { FQ`(b3.   
  typedef T & result; }`9jH:q-Z  
} ; ?ty>}.c t  
template < typename T1, typename T2 > 2HD:JdL  
  struct result_2 q]CeD   
  { 1w`2Dt  
  typedef T2 & result; LT/mb2  
} ; S#tY@h@XV  
template < typename T > 6ZcXS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @OzMiN  
  { Hfh!l2P  
  return (T & )r; fN@{y+6  
} pe.Ml7o"  
template < typename T1, typename T2 > u"`*DFjo*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h h"h j  
  { Fk{J@Y  
  return (T2 & )r2; e4DMO*6  
} nob0T5G  
} ; M ,`w A  
zEj#arSE4  
M%I@<~wl  
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> >。 5X#E@3g5  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: -jB3L:  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: U6<M/>RG$  
d`mD!)j  
return l(i, j) = r(i, j); 96c?3ya  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {L].T#  
BgM%+b8u  
  return ( int & )i; ##cnFQCB  
  return ( int & )j; &dr@6-xaq  
最后执行i = j; i)M EK#{  
可见,参数被正确的选择了。 FH8k'Hxg  
{WQq}-(  
;'0=T0\  
D/CIA8h3  
.fp&MgiQ  
八. 中期总结 [*Uu#9  
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: ~W-cGb3c  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 5!(?m~jJ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ^`XCT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 19W:-Om  
 lq>AGw  
Y1)!lTG  
Y%@hbUc}x9  
?T!)X)A#  
yz8jU*H  
九. 简化 $,ikv?"L  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 O6X"RsI}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 C h19h8M  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 1& ^?U{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 wMWW=$h#\  
  +-*/&|^等 T.ML$"f  
2. 返回引用。 -DjJ",h( $  
  =,各种复合赋值等 mV)+qXC  
3. 返回固定类型。 pr&=n;_ n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /<{:I \<  
4. 原样返回。 e2cP *J  
  operator, 6;iJ*2f5V  
5. 返回解引用的类型。 `XKVr  
  operator*(单目) x#*QfE/E(@  
6. 返回地址。 iOCqE 5d3  
  operator&(单目) ]PR#W_&q  
7. 下表访问返回类型。 vUesV%9hq  
  operator[] _las;S'oa  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 H43MoC  
  operator<<和operator>> }Wh6zT)  
S6g<M5^R  
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。  }ptq )p  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: a`!@+6yC  
^5; `-Ky  
template < typename Left > 2VoKr)  
struct value_return _>yoX  
  { Uz dc  
template < typename T > aG%, cQ1  
  struct result_1 'e!J06  
  { ; )Eo7?]-  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; F_H82BE+3  
} ; 4(8xjL:  
+&i +Mpb  
template < typename T1, typename T2 > Vsnuy8~k  
  struct result_2 <hx+wrv  
  { t0)<$At6J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eE@&ze>X  
} ; }4//@J?:  
} ; Ul+Mo&y-  
p B;3bc  
OI}cs2m  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &(N+.T5cp  
.@F]Pht  
下面我们来剥离functor中的operator() <RNJ>>0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: T~:|!`  
j+-P :xvP  
return l(t) op r(t) `bjizS'^  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0#cy=*E  
return op l(t) ,yd=e}lQx  
return op l(t1, t2) _zWfI.o  
return l(t) op T0zn,ej  
return l(t1, t2) op \S~Vx!9w  
return l(t)[r(t)] F4L;BjnJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \Ae9\Jp8M  
YXo|~p;=Y  
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: Z\}K{#   
单目: return f(l(t), r(t)); T~_/Vi  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); wU\s; dK  
双目: return f(l(t)); $%R$ G`.KM  
return f(l(t1, t2)); &<RpWAk{  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~m^ #FJu  
U.!lTLjfLz  
struct meta_divide j _L@U2i  
  { wV\gj~U;P  
template < typename T1, typename T2 > d5 7i)=  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) <FI-zca  
  { svf|\p>]H  
  return t1 / t2; MY#   
} B=8Iu5m  
} ; GVHV =E  
Xce0~\_ A  
这个工作可以让宏来做: >K9#3 4hP  
4;`oUt'.  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ V'*~L\;pU  
template < typename T1, typename T2 > \ _WXtB#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l>*"mh  
以后可以直接用 y\dEk:\)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %\|'%/"`2(  
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 o6 E!IX+  
(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。。。) R218(8S  
B/~%h|  
~vlype3/EF  
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 |waIpB(  
K*UgX(xu4P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #jA[9gWI  
class unary_op : public Rettype . 8N.l^0,  
  { FIxFnh3~  
    Left l; Mj[f~  
public : JR CrZW}  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} <S?ddp2  
< -W*$?^  
template < typename T > NT@;N/I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2MZCw^s>  
      { Vq;dJ%sY  
      return FuncType::execute(l(t)); w2_bd7Wp<  
    } b)(?qfXWP  
?v>ET2wD  
    template < typename T1, typename T2 > -46C!6a  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J+d1&Tw&  
      { ok|qyN+  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V,rq0xW  
    } 3gd&i  
} ; oy<WsbnS  
8JmFi  
<! )**  
同样还可以申明一个binary_op Hx ,0zS%>  
P(F+f `T  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > KM^ufF2[  
class binary_op : public Rettype y~()|L[  
  { ")=X4]D  
    Left l; RV@*c4KvO+  
Right r; 6G=j6gK%P  
public : M1KqY:9E  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -D6exTxh"  
vWGwVH/K  
template < typename T > r@ZJ{4\Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }.s~T#v  
      { M|:UwqV>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Yw#2uh  
    } tHzZ@72B7  
Qxj JN^Q  
    template < typename T1, typename T2 > M(/r%-D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g<~Cpd  
      { q$=#A7H>3)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c y8;@[#9  
    } lRXK\xIP ,  
} ; zc[Si bT  
eq U ME  
h: 9Zt0,  
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 #8)*1?  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ;Iq/l%vX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) >$4d7.^hb/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BCA&mi3q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! T#>7ub  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 *QH28%^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ynbuN x*  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) AM!G1^c  
下面是修改过的unary_op =Q\r?(Iy  
D*lKn62  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > K5lmVF\$P  
class unary_op jYKor7KTqT  
  { 1')%`~  
Left l; '3g[]M@M  
  "s{5O>  
public : -,U3fts  
aTt 12Sc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} wp&=$Aa)'  
I1X-s  
template < typename T > 13>0OKg`#  
  struct result_1 ^jx7@LgS=  
  { P?k0zwOlBl  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; O&Y*pOg  
} ; _fKou2$yz  
bD?VU<)3  
template < typename T1, typename T2 > R~PA 1wDZ  
  struct result_2 #)nSr  
  { Om5Y|v"*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s=;uc] 9g  
} ; u?}(P_9  
b}"N`,0dO  
template < typename T1, typename T2 > ynQ: > tw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P09;ng67  
  { Hg=";,J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZusEfh?  
} P(f0R8BE  
I"A_b}~*}  
template < typename T > GaK-t*Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e7sp =I ,  
  { <P=twT;P  
  return OpClass::execute(lt(t)); qHrc9fB  
} +8RgF   
p"KFJ  
} ; ()6wvu}  
>7QvK3S4%  
=Lf,?"S  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug XzEc2)0'v  
好啦,现在才真正完美了。 s*-n^o-  
现在在picker里面就可以这么添加了: TIQkW,  
sG92XJ  
template < typename Right > 6;ixa hZV  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const TOB]IrW  
  { {A05u3}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 'ZDp5pCC;  
} AT2nVakL  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 75XJL;W #  
kH G"XTL  
Q$zO83  
e?8HgiP-  
(KDD e}f  
十. bind )p<ExMIxd  
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。 ~?K~L~f5  
先来分析一下一段例子 0.8  2kl  
}&w Ur>=  
o!kbK#k  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~f$|HP}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 SAy=WV  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 e&&53?  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 BRgXr  
我们来写个简单的。 Z{]0jhUyNh  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 7$CBx/X50)  
对于函数对象类的版本: HTX?,C_  
Brf5dT49  
template < typename Func > [OC5l>  
struct functor_trait ^")Q YE  
  { `erV$( M  
typedef typename Func::result_type result_type; /`wvxKX  
} ; PHZ0P7  
对于无参数函数的版本: =T HpdtL  
fSK]|"c  
template < typename Ret > ,(EO'T[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `p2+&&]S  
  { \hDlTp }  
typedef Ret result_type; H4:`6 PSL  
} ; |}=acc/  
对于单参数函数的版本: /_I]H  
UQ?XqgUM  
template < typename Ret, typename V1 > Ya3C#=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (k5We!4[1  
  { 0i!uUF  
typedef Ret result_type; D1zBsi94D  
} ; PQ5QA61  
对于双参数函数的版本: }dgfqq  
4T|b Cs?e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > kmP]SO?tx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > >=:&D)m"  
  { ILEz;D{]   
typedef Ret result_type; VVac:  
} ; PgtJ3oq [}  
等等。。。 6dabU*  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J8uLJ  
v+46 QK|I&  
template < typename Func > J:CXW%\ <q  
struct func_return u0|8Tgf  
  { MQ 5R O;RY  
template < typename T > k/#&qC>]  
  struct result_1 l;R%= P?'F  
  {  M+||rct  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; q&s3wDl/  
} ; m$}R%  
KL1/^1  
template < typename T1, typename T2 > \^L`7cBL  
  struct result_2 8 OY3A  
  { ]zE;Tw.S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; [^Os kJ4  
} ; *W,]>v0%T  
} ; .}t~'*D  
]O+Ma}dxz:  
uki#/GzaO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Cl; oi}L  
Rdvk ml@@  
template < typename Func, typename aPicker > vQosPS_2L  
class binder_1 \?[v{WP)  
  { Uc7mOa}4  
Func fn; @XLy7_}  
aPicker pk; ` Q|*1  
public : (eI5_`'VC  
KHe=O1 %QO  
template < typename T > *X'Y$x>f  
  struct result_1 adCU61t  
  { `^u>9v-+'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; *6sl   
} ; K2M~-S3  
qLn/2  
template < typename T1, typename T2 > *SU\ABcov  
  struct result_2 U`R5'Tf;  
  { ZZ2vvtlyG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `Nz/O h7  
} ; 4r>6G/b8*  
8ja$g,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7X0Lq}G@  
%HGD;_bhI  
template < typename T > =XA;[PVx:#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3h;{!|-3  
  { = s>T;|  
  return fn(pk(t)); Vq2y4D?  
} HG^B#yX  
template < typename T1, typename T2 > u$DHVRrF<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jF ^~p9z  
  { kpJ@M%46  
  return fn(pk(t1, t2)); UtPLI al  
} !}YAdZJ  
} ; %`>nS@1zp  
?I6fye7  
m? eiIrMW  
一目了然不是么? q$I;dOCJ,  
最后实现bind 5b*M*e&=C  
En~5"yW5>]  
wW7eT~w  
template < typename Func, typename aPicker > f!\lg  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `|6'9  
  { WKC.$[ T=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /(u}KMR!f  
}  f\]sz?KY  
_,p/l&<  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $+P>~X)  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?oVx2LdD|  
M2 ,YsHt  
十一. phoenix OVm\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X &uTSgN  
AJh w  
for_each(v.begin(), v.end(), Rn}l6kbM  
( gp5_Z-me  
do_ *,e:]!*  
[ 2/vMoVT,  
  cout << _1 <<   " , " -=%@L&y1  
] QqFR\6  
.while_( -- _1), (\\eo  
cout << var( " \n " ) r[2ILe  
) }Ga\wV  
); ?3nR  
CnpV:>V=  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: *!q1Kr6r  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor C`$n[kCJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l n{e1':$"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8K.R=  
aoTM  
dYT%  
template < typename Cond, typename Actor > >pU$wq|i  
class do_while lpQSup  
  { A0o-:n Fu  
Cond cd; ti5mIW\  
Actor act; GC>e26\:  
public : 8B /\U'  
template < typename T > s8ywKTR-  
  struct result_1 tXoWwQD;Y  
  { /35R u}c  
  typedef int result_type; 4i6q{BeHn  
} ; u$>4F|=T  
/RNIIY~w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mkYqpD7  
Sm)Ha:[4  
template < typename T > m+b):  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?%O(mC]u&  
  { syWG'( >  
  do O #F   
    { ]Y%Vio  
  act(t); 9`1O"R/  
  } .LZwuJ^;  
  while (cd(t)); ).Fpgxs  
  return   0 ; ySx>L uY#3  
} 8VeQ-#7M/  
} ; isQ[ Gc!8  
!B\R''J5  
[Yo,*,y31  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). brW :C? }  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 3?c3<`TW  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ZX>AE3wk  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 S4'   
下面就是产生这个functor的类: ix([mQg  
q#T/  
01}C^iD  
template < typename Actor > Q~OxH'>>(  
class do_while_actor qCljo5Tq'  
  { U@HK+C"M|  
Actor act; v16 JgycM  
public : n2]/v{E;/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} hM;lp1l  
->l%TCHP  
template < typename Cond > R$ q; !  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; X#*JWQO=  
} ; U> cV|  
N"" BCh"  
N.\- 8?>  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 {>R:vH 8  
最后,是那个do_ &X|#R1\  
e7m*rh%5>  
-db_E#  
class do_while_invoker P+s !|7'  
  { nSW=LjrO~<  
public : eCqHvMp  
template < typename Actor > XiL~TCkx4  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |2RC#]/-Y  
  { ,eTUhK  
  return do_while_actor < Actor > (act); I(V!Mv8j  
} t; 4]cg:_  
} do_; ?)kGA$m#  
i(AT8Bo2  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _JHd9)[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 =h0,?]z  
最后来说说怎么处理break和continue <~6h|F8  
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。 cl]Mi "3_  
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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