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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <:q]t6]$  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^~=o?VtBg  
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, 0ZkA .p  
M?)>, !Z)  
< g6 [mS  
KXicy_@DC`  
  class filler B<8Z?:3YS  
  { Z~T- *1V  
public : Qnr' KbK  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @HIC i]  
} ; N@tzYD|hA  
FIC 2)  
AL H^tV?  
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: WiPMvl8  
.'__ [|-{;  
j%[|XfM  
Xa9G;J$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +~w '?vNc  
f{* G%  
]E[Mv} =  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 o#%2N+w  
VNXB7#ry  
~[k 2(  
CIO&VK  
二. 战前分析 R^%7|  
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。 NBUM* Z  
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 \iu2rat^  
',J3^h!b  
PuUqWW'^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;<ed1%Le,  
  /* --------------------------------------------- */ oVc_ (NH-  
vector < int *> vp( 10 ); <aL$d7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); X@|  
/* --------------------------------------------- */ ec"L*l"  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6M612   
/* --------------------------------------------- */ N-_2d*l3  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); z'fGHiX7.0  
  /* --------------------------------------------- */ XK(<N<Z@|e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); olK%TM[Y  
/* --------------------------------------------- */ .hETqE`E  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); b*?="%eE(  
1eiH%{w  
i]9SCO  
OEq8gpqY  
看了之后,我们可以思考一些问题: TyGXDU  
1._1, _2是什么? D{a{$P r  
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。 k"GW3E;  
2._1 = 1是在做什么? /F/`?=1<$  
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。 3YA !2  
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。 urXM}^  
iwrdZLE  
l ^\5Jr03  
三. 动工 E*rDwTd  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T'f E4}rY  
P9X/yZ42  
8h;1(S)*Z  
S`"IM?  
template < typename T > 0~an\4nh  
class assignment gt}/C4|  
  { )Bd+jli|s  
T value; lyv9eM  
public : 1)%9h>F7  
assignment( const T & v) : value(v) {} s{< rc>  
template < typename T2 > MEq ()}7P  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 0D$+WX  
} ; 6j_ A{*~Ng  
{PYN3\N,  
64b9.5Bn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mxP{"6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vV"TTzs!  
9Z7o?S";  
)h>Cp,|{  
!7^fji  
  class holder i"sVk8+o!  
  { ed>_=i  
public : M7!&gFv8  
template < typename T > G8akMd]2  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Ha4?I$'$  
  { {7B$%G'  
  return assignment < T > (t); pwU]r  
} Y @pkfH  
} ; B\Rq0N]' M  
+>c)5Jih  
pEhWgCL  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: cs~ }k7><  
_;X# &S(q-  
  static holder _1; UmInAH4  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ?G.9D`95  
wQ(ME7 t  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *A c~   
而不用手动写一个函数对象。 nSgg'I(  
Y:*mAv;&  
r`28fC  
a] >|2JN<&  
四. 问题分析 >N+e c_D^  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Y5PIR9-  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 zS|%+er~zO  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 !=q {1\#  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %o+bO}/9  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2ORWdR.b  
oBKZ$&_h  
五. 问题1:一致性 >nvreis  
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?| $0iz;!w  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 !4I?59  
"wexG]R=5  
struct holder |K/#2y~  
  { *w> /vu  
  // BjOrQAO  
  template < typename T > (WN'wp  
T &   operator ()( const T & r) const >2>xr"  
  { -v>BeVF  
  return (T & )r; E62VuX  
} <Hm:#<\  
} ; ?CL1^N%  
p B?a5jpA  
这样的话assignment也必须相应改动: i!YZF$|  
+zz9u?2C`  
template < typename Left, typename Right > R0*DfJS:Z  
class assignment uTB; Bva  
  { otX#}} +  
Left l; &v3r#$Hj[  
Right r; mj5A*%"W  
public : D1#E&4   
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} I%{^i d@  
template < typename T2 > YfF&: "-NU  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Z0`?  
} ; S,Zjol%p  
{vA;#6B|  
同时,holder的operator=也需要改动: *M- .Vor?R  
] p+t>'s  
template < typename T > >Z<ym|(T*  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const |mY<TWoX  
  { Nk}Hvg*(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); '#u2q=n4*  
} bis/Nfr]  
cr,o<  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 E3NYUHfZ  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 K<Ct  
[h8F)  
return l(rhs) = r; Y k~ i.p  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J8? 6yd-7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;hd> v&u#  
% k$+t  
template < typename Tp > ?xUz{O0/  
class constant_t .7E-  
  { >{Lfrc1  
  const Tp t; sY1@ch"  
public : ;M4N=G Wd4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} lh?mN3-*  
template < typename T > 0FTiTrTn  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2Ni{wg"  
  { VFA1p)n  
  return t; s/Q}fW$ex  
} >2$Ehw:K^  
} ; `Rj i=k>  
mn0QVkb}lc  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 #)cRD#0  
下面就可以修改holder的operator=了 hn!$?Vo.  
5:n&G[Md  
template < typename T > r \=p.cw<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const y7,~7f!N2  
  { 36Wuc@<H  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F)DL/';  
} H@aCo(#  
&\!-d%||)  
同时也要修改assignment的operator() ]e?*7T]  
r OB\u|Pg  
template < typename T2 > nV']^3b  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } IwWo-WN7.  
现在代码看起来就很一致了。 /_jApZz  
9h*$P:S;1v  
六. 问题2:链式操作 z:< (b   
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?]h+En5z8  
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。 2$1rS}}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 G*J(4~Yw}  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 QW6k!ms$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |S>nfL{TQe  
3t%uUkXl  
template < typename T > o2Pj|u*X  
struct result_1 #+ n &  
  { }$ AC0  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; X4%*&L  
} ; ;y5cs;s  
I X\&lV  
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: ?>lmLz!e  
`I m;@_J  
template < typename T > <;U"D.'  
struct   ref cpE&Fba}"  
  { ;?n*w+6<  
typedef T & reference; $T3/*xN  
} ; 5-]%D(y  
template < typename T > *+@/:$|U  
struct   ref < T &> 7*[>e7:A  
  { 6e~+@S  
typedef T & reference; kO2im+y  
} ; 3)dT+lZ  
Aoa0czC~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~{d94o.  
\19XDqf8  
template < typename T > 6[qRb+ds  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const N?87Bd  
  { df8rf8B-  
  return l(t) = r(t); @ZX{q~g!  
} = b)q.2'#  
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。 Yq5}r?N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k5}i^^.  
8,kbGlSD  
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 #+_Oy Z*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: vZ|-VvG  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (<%i8xu 2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 SAo"+%  
最后的布局是: Y{p *$  
                Add [;I.aT}R!;  
              /   \ ~r=TVHjqi  
            Divide   5 |: nuT$(  
            /   \ "Ny_RF  
          _1     3 a`|/*{  
似乎一切都解决了?不。 1 !\pwd@{  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 W%1fm/ G0  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 d,D)>Y'h  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Wg}#{[4  
eMh:T@SN  
template < typename Right > #c!(97l6o  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const KCCS7l/  
Right & rt) const ?TzN?\   
  { wy Le3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6xBP72L;%"  
} X.UIFcK^  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 (Yw5X_|  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 gNZ^TeT  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 1p8E!c{}j  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 %FF  S&vd  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 5#2vSq!H  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? w"l8M0$m  
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: spe9^.SI  
{[Yv@CpN  
template < class Action > yY&(?6\{<<  
class picker : public Action 3q1O:b^eo  
  { J-\b?R a  
public : Box,N5AA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "[#jq5> :  
  // all the operator overloaded ;G},xDGO_m  
} ; p.l]% \QI  
PDpIU.=!0  
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。 Uf\*u$78  
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: 0p[$8SCJ  
"&2D6  
template < typename Right > UiYA#m  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const *~:@xMa  
  { ;UWdT]>!?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nt5 ~"8  
} BO{J{  
z%;\q$  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > {yG)Ii  
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。 8D+OF 6CM  
a)Wf* <B  
template < typename T >   struct picker_maker [e&$4l IS  
  { slPFDBx  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Pq_Il9  
} ; 4Y)3<=kDG  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > k| jC c  
  { cF/FretoO  
typedef picker < T > result; ^|sQkufo  
} ; ?29 KvT;#]  
(p2\H>pTr  
下面总的结构就有了: ?>AhC{  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 K=B[MT#V{2  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ucA6s:!={  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M_XZOlW5  
至此链式操作完美实现。 !-;Me&"I=`  
8KAyif@1::  
gK%&VzG4  
七. 问题3 Nq9(O#}  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 N[42al  
-}N{'S,Bp  
template < typename T1, typename T2 > s*!2oj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jf$t  
  { > ZNL pJQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); e3Lf'+G\  
} c}{e,t  
VKs$J)6  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: UW>~C  
>?tcL *  
template < typename T1, typename T2 > 6%yr>BFtVV  
struct result_2 ]XP[tLY Y  
  {  vG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; {{ wVM:1  
} ; MK"Yt<e(o  
MWB uMF  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? }$UuYO/i  
这个差事就留给了holder自己。 c?opVbJB\  
    +"SBt}1  
>T(f  
template < int Order > DD-DY&2R  
class holder; 0dgR;Dl(  
template <> [6-l6W  
class holder < 1 > AX1\L |tJS  
  { -iW[cj R`$  
public : wLgRI$ _Dm  
template < typename T > EG1SIEo  
  struct result_1 g^]Q*EBa  
  { :s$9#}hw,  
  typedef T & result; d-?~O~qD|!  
} ; |MBnRR  
template < typename T1, typename T2 > a.Mp1W  
  struct result_2 G;^iwxzhO  
  { O}KT>84M  
  typedef T1 & result; Xz5=fj&  
} ; W"2\vo)  
template < typename T > ),~Ca'TU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const n&Al~-Q:^  
  { kKjYMYT6  
  return (T & )r; opIcSm&  
} pw$I~3OFd  
template < typename T1, typename T2 > t>25IJG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B@s\>QMm  
  { w6E?TI  
  return (T1 & )r1; vfo[<"  
} tq*Q|9j7VG  
} ; _@@S,(MA  
n@%'Nbc>b  
template <> 8l}|.Q#--  
class holder < 2 > v)pdm\P  
  { ae^xuM?7  
public : c{852R  
template < typename T > Y8AU<M  
  struct result_1 dyx 4_!fO  
  { J,q:  
  typedef T & result; _WSJg1  
} ; - jyD!(  
template < typename T1, typename T2 > Nh+$'6yT%  
  struct result_2 b ;}MA7=  
  { t7~mW$}O  
  typedef T2 & result; nY*ODL  
} ; m?m,w$K  
template < typename T > i/$lO de  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const U ^,ld`  
  { PD$'xY|1=  
  return (T & )r; |Jq/kmn  
} >kB?C!\  
template < typename T1, typename T2 > Ti'O 2k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ck@[% ?  
  { oOD|FrlY  
  return (T2 & )r2; *%fOE;-?  
} {<]abO  
} ; :WxMv~e{U  
KS| $_-7 u  
Y0b.utR&  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 <e=0J8V8,i  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: M9N|Ql  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _{ba  
|_ @iaLE  
return l(i, j) = r(i, j); tl4;2m3w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SMhT>dB  
nBD7  
  return ( int & )i; 2?"9NQvz  
  return ( int & )j; G?"1 z;  
最后执行i = j; h?R-t*G?  
可见,参数被正确的选择了。 6iTDk  
Fj5^_2MU:  
97BL%_^k  
SEuj=Vie#  
O/<jt'  
八. 中期总结 V]<dh|x  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U{R*WB b  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 y=&)sq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k9bU<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >a0;|;hp  
FINM4<s)  
7'o?'He-.2  
V}J W@  
T|}HK]QOX  
.6tz ^4  
九. 简化 /!E /9[V  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 y.~5n[W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 <8y8^m`P9  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ?Cu$qE!h)[  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 vw!i)JO8M  
  +-*/&|^等 XkNi 'GJf  
2. 返回引用。 z* `81  
  =,各种复合赋值等 ,fN iZ  
3. 返回固定类型。 O+e8}Tmm  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \ 0CGS  
4. 原样返回。 `\qU.m0(j  
  operator, ypsCyDQK`  
5. 返回解引用的类型。 2T|L# #C  
  operator*(单目) Fdzd!r1 v  
6. 返回地址。 # ._!.P  
  operator&(单目) ybB}|4d&   
7. 下表访问返回类型。 IGp-`%9  
  operator[] :2?'mKa7  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %TR->F  
  operator<<和operator>> 8"4`W~ 3  
H(g&+Wcu=  
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。 T"0a&.TLj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 9!R!H&  
f{+8]VA  
template < typename Left > $Qm;F% >  
struct value_return  10DS  
  { %d=-<EQ|&  
template < typename T > `P GWu1/  
  struct result_1 Oa7W&wi  
  { g%+nMjif  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Qr0GxGWU  
} ; 5]F9o9]T  
?hwQY}   
template < typename T1, typename T2 > C f+O7Y`^  
  struct result_2 q|j;dI&  
  { @!F9}n AP  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 7N""w5  
} ; NeWssSje  
} ; q=EQDHmh  
/bw-*  
S-L6KA{  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hQk mB|];5  
Onk~1ks:  
下面我们来剥离functor中的operator() %+'&$  
首先operator里面的代码全是下面的形式: omY?`(=  
D QZS%)  
return l(t) op r(t) !<~Ig/  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k4`v(au^  
return op l(t) 9 np<r82  
return op l(t1, t2) W]R5\ G*  
return l(t) op gG $o8c-  
return l(t1, t2) op R vY`9D  
return l(t)[r(t)] q2SkkY$_]y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ~ugcfDJ  
P"~ B2__*  
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: :b ;5O3:B  
单目: return f(l(t), r(t));  %k2zsM  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); X~R qv5@-  
双目: return f(l(t)); 0!?f9kJq  
return f(l(t1, t2)); |e\:0O?  
下面就是f的实现,以operator/为例 N[mOJa:  
Ea3tF0{  
struct meta_divide G{s ,Y^  
  { $4?%Z>'  
template < typename T1, typename T2 > k20H|@g2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 8G@FX $$Q  
  { [6D>2b}:{[  
  return t1 / t2; t?{ B*  
} x^;n fqn|  
} ; JD>!3>S)?  
|W::\yu6  
这个工作可以让宏来做: 2L\h+)  
{vU '>pp  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "5e]-u'  
template < typename T1, typename T2 > \ YvU#)M_h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $)uQ%/DH>  
以后可以直接用 jrW7AT)\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) x,V_P/?%  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 tF;aB*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4$;fj1!Z:  
F )tNA?p)  
eygyVhJ  
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 Z uE 0'9  
"q%)we  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c.XLEjV|  
class unary_op : public Rettype @e slF  
  { I4)vJ0  
    Left l; Obd!  
public : `W/6xm(X5;  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} wgufk {:  
QO%LSRw  
template < typename T > zzxU9m~"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B O"+m  
      { {!="PnB  
      return FuncType::execute(l(t)); %?g]{  
    } 0|U<T#t8?  
Oe=,-\&_  
    template < typename T1, typename T2 > A/.cNen  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const j9,X.?Xvx  
      { |)lo<}{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Tu"yoF  
    } m760K*:i\  
} ; T&h|sa(   
'R$~U?i8  
0q3 :"X  
同样还可以申明一个binary_op <9Chkb|B  
 Ne4A  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,rN7X<s54  
class binary_op : public Rettype >s>5k O  
  { d p?uq'  
    Left l; ]f\rB8k|&  
Right r; o 1b#q/  
public : 8=e \^Q+  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?@XO*|xkSk  
*7Mrng  
template < typename T > ?,!qh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O=mJ8W@  
      { i44`$ps  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); bv] ZUF0  
    } ;Rt,"W)  
k4|YaGhf  
    template < typename T1, typename T2 > m:H )b{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (2{1m#o  
      { 9*x9sfCv9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); &Y,Rm78  
    } Z# :Ww  
} ; @!Pq"/  
&A`QPk8n  
UOwj"#  
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 Y8N&[L[z&  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Qejzp/2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) @B[V'|  
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。 59)PJ0E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! g,1\Gj%y  
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。。。 _7;#0B  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 sI.Ezuw  
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) Q'rG' |  
下面是修改过的unary_op )h/fr|  
>sP;B5S  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3}vlj:L  
class unary_op DS^Q0 f  
  { `,|7X]%b  
Left l; 5H5< ft,  
  e5AiIVlv  
public : I7}[%(~Sf/  
&2g1Oy~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D]0#A|n F  
7_|zMk.J*  
template < typename T > 1,/oS&?E  
  struct result_1 )i?wBxq'MA  
  { Tc qqAc   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?iq:Gf  
} ; %@IR7v~  
c~Ha68  
template < typename T1, typename T2 > SAqX[c  
  struct result_2 6dNo!$C^  
  { ;+5eE`]a/L  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7[K$os5al  
} ; %8v?dB;>x`  
,,6e }o6  
template < typename T1, typename T2 > /1^%32c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [k.<x'#  
  { v3[ 2!UXq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 7N:,F9V<  
} |+[ bKqI5  
5bAy@n  
template < typename T > !W6]+  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [#.QDe  
  { .NPai4V'  
  return OpClass::execute(lt(t)); m*(8I=]q  
} ed617J  
]v+\v re  
} ; VJPt/Dy{  
Vdjca:`  
f6z[k_lLN  
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 O/FQ'o1F  
好啦,现在才真正完美了。 KI# hII[Q.  
现在在picker里面就可以这么添加了: .-o$ IQsS  
:_vf1>[  
template < typename Right > g{i( 4DHm(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const tewC *%3V  
  { e}Db-7B_~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +4@EJRC  
} a|OX4  
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。 1|Fukx<@J<  
9iGJYMWf  
<8'}H`w%  
l.&6|   
0uj3kr?cv  
十. bind k<AnTboa  
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。 WyO10yvR  
先来分析一下一段例子 k6$.pCH6  
;ASlsUE\)  
uRp-yu[nt%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 7H=/FT?e]  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 z;Kyg}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uv Z!3UH.  
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。 QupCr/Hs  
我们来写个简单的。 zEa3a  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: p-;*K(#X  
对于函数对象类的版本: "zYlddh  
%SIbpk%  
template < typename Func > _TkiI.'  
struct functor_trait 8?ZK^+]y  
  { xC{W_a(  
typedef typename Func::result_type result_type; rFGbp8(2  
} ; Qxt ,@<IK  
对于无参数函数的版本: `Up3p24  
$_NVy>\&  
template < typename Ret > Z~v.!j0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;Q\Duj  
  { $2\ OBc=  
typedef Ret result_type; `rQA9;Tn2  
} ; 2jaR_` `=:  
对于单参数函数的版本: /SjA;c! .  
{&m^*YN/  
template < typename Ret, typename V1 > 3Ju<jXoo!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z}WMpp^r  
  { ^ @sg{_.~l  
typedef Ret result_type; =r#of|`Q  
} ; \y{C>! WX4  
对于双参数函数的版本: l&[x)W  
Ij4oH  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j^>J*gLM}W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^Qq_|{vynf  
  { IL&Mf9m  
typedef Ret result_type; *ewE{$UpK  
} ; yX/ 9jk  
等等。。。 m{;2!  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }5u$/c@f1  
([^1gG+>J  
template < typename Func > ZI}7#K<9X  
struct func_return e'p'{]r<w  
  { l7nc8K  
template < typename T > 6gNsh  
  struct result_1 3N[t2Y1r  
  { >]s|'HTxF  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QT&2&#Z  
} ; +q6/'ErN]m  
A+_361KH  
template < typename T1, typename T2 >  GMrjZ  
  struct result_2 B&VruOP0  
  { ~4<xTP\*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >2tYw,m  
} ; !T!U@e=u  
} ; xhWWl(r`5  
u%}zLwMH  
srLXwoN[  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 F8S% \i  
Il`35~a  
template < typename Func, typename aPicker > =# <!s!  
class binder_1 JgEPzHgx  
  { ">@]{e*  
Func fn; `O5w M\Z  
aPicker pk; ]MKW5Kq  
public : XShi[7  
AAb3Jf`UW  
template < typename T > 'S;INs2|->  
  struct result_1  At @H  
  { J>y}kzCz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 8KiG(6*Q  
} ;  LhKaqR{  
Nawph  
template < typename T1, typename T2 > b bCH(fYbu  
  struct result_2 NO+.n)etGb  
  { AY<(`J{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H,u{zU')  
} ; ?0*,x)t  
&{-r 5d23  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} m<}>'D T  
6#hDj_(,  
template < typename T > Q8. =w  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *t=8^q(K[  
  { mE\sD<b  
  return fn(pk(t)); D<U^FT  
} C>wOoXjt  
template < typename T1, typename T2 > 4z%::?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l1HMH?0|  
  { jlXzfD T  
  return fn(pk(t1, t2)); v#c'p^T  
} Td(eNe_4T  
} ; X$BN &DD  
fqpbsM;M]  
2@~.FBby7@  
一目了然不是么? !LJEo>D  
最后实现bind u a%@Ay1|  
,Pi!%an w  
Cw$0XyO  
template < typename Func, typename aPicker > n/9.;9b$I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 1*U)\vK~  
  { UI2TW)^2  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); /o L& <e  
} pW5ch"HE  
#!?jxfsFa  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H?oBax:  
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。 *^ aEUp6&  
h @AKfE!\~  
十一. phoenix )SU\s+"M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hQ7-m.UZw  
fVJlA  
for_each(v.begin(), v.end(), 4|U$ON?x  
( ! [3  /!  
do_ 5-*hAOThg  
[ Y=83r]%  
  cout << _1 <<   " , " aQ.QkM Z  
] G.")Bg  
.while_( -- _1), #ME!G/  
cout << var( " \n " ) T3wQRn  
) \3"jW1Wb  
); NTWy1  
aC90IJ8^  
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: P K+rr.k]  
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 j)nL!":O  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 6C'W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: JkShtLEr  
;O`ZVB  
r{>`"  
template < typename Cond, typename Actor > =e)t,YVm  
class do_while z( \4{Y  
  { !\< [}2}  
Cond cd; /PZx['g  
Actor act; &L[i"1a  
public : ]SC|%B_*  
template < typename T > ej,)< *  
  struct result_1 r1 axC%  
  { o;TS69|D  
  typedef int result_type; TUBpRABH  
} ; hv0bs8h  
I1 pnF61U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} FMOO  
H@xHkqan  
template < typename T > n!dXjInV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;~-ZN?8   
  { m#Ydq(0+  
  do 3Ofh#|qc&  
    { mv,5Q6!  
  act(t); $l $p|  
  } v,'k 2H  
  while (cd(t)); g#k@R'7E  
  return   0 ; "T$LJ1E  
} =Vm3f^  
} ; XJ!?>)N .  
})+iAxR  
E~@&&d U8  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \G#_z|'dN  
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。 ?y-@c]  
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。 &MZ{B/;;H  
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。 bf=!\L$  
下面就是产生这个functor的类: Y\Z6u)  
`_k_}9Fr  
hg %iv%1B'  
template < typename Actor > w`DcnQK'  
class do_while_actor @HzK)%@  
  { j8oX9 Yo0=  
Actor act; ;Fo7 -kK  
public : Yy~xNj5OS  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?W_8 X2(`  
S{RRlR6Z  
template < typename Cond > ,.kmUd  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; H:EK&$sU  
} ; w&@zJ[  
xM=ydRu  
6oa>\PDy   
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 G4U0|^(h  
最后,是那个do_ 2Wg:eh  
<BIQc,)2}  
;m7~!m)  
class do_while_invoker ?0'e_s  
  { rd>>=~vx=/  
public : \2!.  
template < typename Actor > k`#E#1niN  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const G1-r$7\  
  { T6b~uE  
  return do_while_actor < Actor > (act); LF `]=.Q  
} ^q_wtuQ  
} do_; EKO~\d  
NT2XG& $W>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kh@O_Q`j  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 s2( 7z9jR  
最后来说说怎么处理break和continue ALn_ifNh  
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。 !rs }83w!  
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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