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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `1_FQnm)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 au A.6DQ  
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, <tQXK;  
83xd@-czgh  
TA9dkYlE/  
YUS?]~XC7x  
  class filler 165WO}(;/  
  { s'AQUUrb <  
public : D`fc7m  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Wbs^(iUU}  
} ; 9!S^^;PN&  
Deog4Ol"/  
d5q4'6o,  
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: ;;6\q!7`  
5 {fwlA  
:b,o B==%  
;y ,NC2Xj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Qasr:p+  
ujNt(7Cz  
|N6mTB2  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Qq>ElQ@  
aKD;1|)  
KY 8^BjY@  
Lo5Jb6nm  
二. 战前分析 SZI7M"gf/+  
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。 %8g$T6E[<2  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 eAU"fu6d  
ev*c4^z:s  
g)nXo:)&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )PHl>0i!  
  /* --------------------------------------------- */ =G[ H,;W  
vector < int *> vp( 10 ); [5-!d!a|st  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &?v#| qIh  
/* --------------------------------------------- */ Q{`@ G"'  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]uJM6QuQ  
/* --------------------------------------------- */ mf#fA2[  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); &8juS,b  
  /* --------------------------------------------- */ 78^Y;2 P]W  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); l4DeX\ly7f  
/* --------------------------------------------- */ SUSc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <xC: Ant  
Fv;u1Atiw  
vFR 1UPF  
#[C< J#;  
看了之后,我们可以思考一些问题: =sL(^UISl  
1._1, _2是什么? 9c:5t'Qt5.  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 I S.F  
2._1 = 1是在做什么? 4'_L W?DS  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。  s"#CkG  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 .M}06,-  
]zX\8eHp!  
M'b:B*>6  
三. 动工 ^CO#QnB @  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: kaV%0Of]  
mMga"I9  
MyK^i2eD  
-Zttj/K  
template < typename T > G|<]Ma9x  
class assignment b,z R5R^D;  
  { ;;D% l^m+  
T value; |c]> Q  
public : +|)zwe  
assignment( const T & v) : value(v) {} Z<w,UvJa  
template < typename T2 > >_n:_  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K@y-)I2]  
} ; J,MT^B  
gjO *h3`  
Hu[8HzJo  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 r .{rNR  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u;$I{b@M]  
}FuVY><l  
v4X_v!CQ  
_QD/!~O  
  class holder yIM.j;5:~5  
  { yl[2et  
public : aS3P(s L  
template < typename T > >9<_s ^_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 6R0D3kW  
  { ojiM2QT}m  
  return assignment < T > (t); YNuewD  
} 1VRqz5  
} ; ;D6x=v=2  
@2QJm  
f|;HS!$  
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: Y}85J:q]  
ftDVxKDE?S  
  static holder _1; -Mit$mFn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 r[Zg 2  
{\ A_%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^[k6]1h  
而不用手动写一个函数对象。 `#-p,NElV  
-Pv P  
,^UcRZ8.H  
bEBZ!ghU  
四. 问题分析 h[vAU 9f)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。  /<(R  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 k9. u[y.  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 JDIz28Ww  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 VGq{y{(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 zS&7[:IRs'  
=>E44v  
五. 问题1:一致性 2 rbX8Y  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| qpH j4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /&y,vkZTT  
@^w!% ?J  
struct holder Pcd i  
  { c80"8r  
  // D N2hv2  
  template < typename T > KFCQYdI`d  
T &   operator ()( const T & r) const wWp?HDl"M  
  { tyBg7dP  
  return (T & )r; F(0pru4u  
} a,en8+r ]  
} ; Yj|c+&Ng  
&lOXi?&"  
这样的话assignment也必须相应改动: D3,t6\m  
bQ${8ZO  
template < typename Left, typename Right > +_vm\]4  
class assignment pO-)x:Wg  
  { ~:'gvR;x  
Left l; J tn&o"C  
Right r; Gl3 `e&7  
public : ee__3>H"/  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $i5G7b  
template < typename T2 > s.k`];wo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S^_JC  
} ; x`j_d:C~G  
D/ NIn=>j  
同时,holder的operator=也需要改动: arpJiG~JR  
gK]T}  
template < typename T > 'Q^G6'(SaK  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \oD=X}UQw(  
  { [qc6Q:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); z{<q0.^EFh  
} dUBVp 9PB  
q[We][Nrzb  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 VH$\ a~|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 `UzCq06rJ1  
M[&.kH  
return l(rhs) = r; HzFt  
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。 kC,DW%Ls  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: j$JV(fz  
G5X|JTzpu<  
template < typename Tp > g/J^K*3]  
class constant_t }J4BxBuV8  
  { 1bFEx_  
  const Tp t; H f`&&  
public : l.Lc]ZpB  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} tL|L"t_5x  
template < typename T > p]J]<QaZD  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 'h+4zvI"8  
  { sIQMUC[!  
  return t; ) 2*|WHO  
} 0(.R?1*:Rf  
} ; v@<lEG#$"|  
Y }g6IK}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 P89Dg/P  
下面就可以修改holder的operator=了 dnhpWV hn  
f{oxF?|89  
template < typename T > hyr5D9d  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const _^,[wD  
  { LXOF{FG  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +eVpMD( l  
} `cy"-CJS  
@b(gjOE  
同时也要修改assignment的operator() YC+ZVp"v  
hKH Q!`&v  
template < typename T2 > A`mf 8'nTG  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L2Qp6A6S  
现在代码看起来就很一致了。 b~N|DKj  
[eTck73  
六. 问题2:链式操作 kdZ-<O7@  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y7IlqC`i  
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。 %.r5E2'  
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。 4$#ia F  
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。 O,z%7><  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 1tK6lrhj  
=V4_DJ(&  
template < typename T > vzT6G/  
struct result_1 c_j )8  
  { 9/^Bj  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 'e8d["N  
} ; @a{v>)  
E].a|4sh  
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: IcNIuv  
,J4a~fPf  
template < typename T > -a#AE|`  
struct   ref +[go7A$5  
  { j^R~ Lt4  
typedef T & reference; W(3~F2  
} ; )SO1P6  
template < typename T > V3Rnr8  
struct   ref < T &> j$/uJ`  
  { X/C54%T ~  
typedef T & reference; N"Nd$4  
} ; P^W$qy|  
we@En .>f  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (Su2 \x  
?&t|?@  
template < typename T > M<me\s)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y3F.hk}O  
  { 41_sSqq;^  
  return l(t) = r(t); Tx&qp#FS  
} K,T]Fuy  
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+G*Q}5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 nCmrt*&}  
d~oWu [F*  
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 QRc=-Wu_(  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: b J5z??  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ab|NjY:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 bTYP{x~ y  
最后的布局是: )6S}O* 1  
                Add {;rpgc  
              /   \ (VF4]  
            Divide   5 jjlCi<9CQ^  
            /   \ C{Xk/Er5<  
          _1     3 *d*;M>  
似乎一切都解决了?不。 _|V+["IS  
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。 V,%5 hl'&  
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。 %)@(T ye -  
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: 7]+'%Uwu)  
yeh adm\  
template < typename Right > k*+ZLrT  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const oXOO 10  
Right & rt) const 4Og GZ  
  { in|7ucSlg  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); fP4IOlHkE  
} a5g{.:NfO  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 RwLdV+2\R`  
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。 ^oZs&+z  
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。 L,ey3i7a\  
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。 ?;kc%Rz  
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。 =kkA  
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? ~5?n&pF  
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: D&lXi~Z%.  
SNV+.xN  
template < class Action > gKH"f%lK  
class picker : public Action GHrT?zEX  
  { ,oVBgCf  
public : ?;QKe0I^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} n`2"(7Wj  
  // all the operator overloaded 5 /VB'N#7s  
} ; nylIP */  
"S} hcAL/  
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。 +mF 2yh  
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: aD`e]K ^L  
zU=[Kc=$  
template < typename Right > +4vX+;: br  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &(1NOyX&  
  { B=xZkc  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &K*_/Q '\  
} ATkqzE`;  
#6Ph"\G/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8*){*'bf  
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。 CU M~*  
DY27'`n6  
template < typename T >   struct picker_maker .VV!$; FB  
  { -5B([jHgR  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 43]&SXprH  
} ; oU6g5  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ~Q\uP(!D  
  { { J%$.D(/  
typedef picker < T > result; F?4'>ZW  
} ; *qOCo_=P8  
;a77YL TQ  
下面总的结构就有了: &3/H P)*<]  
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。 f }e7g d]M  
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。 *wx^mB9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O!yn `< l  
至此链式操作完美实现。 ^^(ZK 6d  
_!Q\Xn  
-$p-o Z)  
七. 问题3 a{6|[a R  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 4v JIO{m  
+Uk.|@b=-V  
template < typename T1, typename T2 > U7'oI;C$e  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wB GxJ\+M  
  { u _^=]K;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); bhT]zsBK  
} 9~ af\G  
{u][q &n  
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: id9T[^h  
Q)dns)_x  
template < typename T1, typename T2 > 'hWRwP|  
struct result_2 : s3Vl  
  { 9e6{(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mw%_ yDZ{  
} ; Z@u mbyM  
gQG iph |  
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? PUo&>  
这个差事就留给了holder自己。 . 2Q/D?a  
    7K4%`O  
hY'%SV p  
template < int Order > h2snGN/{Hb  
class holder; /PS]AM  
template <> c *noH[  
class holder < 1 > arrcHf 4O  
  { o%7yhCY  
public : JC3)G/m(03  
template < typename T > (q7mzZY  
  struct result_1 9)X<}*(qo  
  { 4\RuJx  
  typedef T & result; q>Y[.c-  
} ; ddxv.kIj.  
template < typename T1, typename T2 > S?<Qa;  
  struct result_2 l"#,O$x"#@  
  { V&85<Y%Nl|  
  typedef T1 & result; =V4!t|(7  
} ; ybkN^OEJ  
template < typename T > s|oU$?eA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Wn5]2D\vkT  
  { OkXOV   
  return (T & )r; \aozecpC`  
} bp_@e0  
template < typename T1, typename T2 > 85]UrwlA4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vZsVxx99  
  { <Z[R08 k  
  return (T1 & )r1; 4[wP$  
} : r=_\?  
} ; 'Mtu-\  
f{oWd]eAhb  
template <> 9NAlgET  
class holder < 2 > sq$|Pad[  
  { 6R j X  
public : R PQ)0.O7  
template < typename T >  X'<xw  
  struct result_1 ;C%EF  
  { 1C{n\_hR  
  typedef T & result; +J9lD`z  
} ; &B C#u.^!  
template < typename T1, typename T2 > +f+yh0Dj  
  struct result_2 MN4}y5  
  { \h4y,sl  
  typedef T2 & result; *q BZi;1  
} ; cx) EFy.  
template < typename T > [OSUARm v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 29oEkaX2o  
  { ]Re<7_xt  
  return (T & )r; xOlkG*3c  
} g11K?3*%Q  
template < typename T1, typename T2 > g(^l>niF:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const =\.|'  
  { w8Yff[o  
  return (T2 & )r2; |Sq>uC)  
} $G[##j2  
} ; he #iWD'  
C/=ZNl9"fn  
J^cDa|j  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 QkbN2mFv%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: kLP^q+$u)!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: sBMHf9u  
Yaqim<j  
return l(i, j) = r(i, j); fz*6 B NJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kCV OeXv  
DQd&:J@?  
  return ( int & )i; 8*X8U:.0o  
  return ( int & )j; ewY X\  
最后执行i = j; ececN{U/  
可见,参数被正确的选择了。 =*I9qjla[?  
E;N8{Ye_  
F(9T;F  
<Coh &g_  
*0@e_h  
八. 中期总结 /VQ<}S[k}-  
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: x,+zw9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  hT[O5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 vEkz 5$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor rcOmpgew  
~ p.23G]x  
R\^tr  
[(XKqiSV  
X%sc:V  
4Bz~_   
九. 简化 Y]PZ| G)  
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。 d{ &z^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4-MA!&  
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: +?8nY.~,'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 o,L!F`W  
  +-*/&|^等 Kfh"XpWc$  
2. 返回引用。 2rk_ ssvs  
  =,各种复合赋值等 z3,z&Ra  
3. 返回固定类型。 (Jm_2CN7X  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) E+gUzz5  
4. 原样返回。 qluyJpt  
  operator, @({65gJ*  
5. 返回解引用的类型。 1<*-, f  
  operator*(单目) " 1 Bn/Q  
6. 返回地址。 Q_Rr5/  
  operator&(单目) OoE@30+  
7. 下表访问返回类型。 I/adzLQ  
  operator[] J GdVSjNC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 d 9|u~3  
  operator<<和operator>> PF~&!~S>W  
4D8q Gti  
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。 f`Nu]#i  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {,m!%FDL  
L_(|5#IDw  
template < typename Left > .3[YOM7h  
struct value_return ]du pU"VV  
  { "-9YvB#  
template < typename T > .._wTOSq  
  struct result_1 B*{CcQ<5  
  { KQk;:1hW  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $ _zdjzT  
} ; wS4zAu  
F=cO=5Iz  
template < typename T1, typename T2 > I<$lpU_H  
  struct result_2 B}vI<?c  
  { q8U]Hyp(`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g$ h!:wW  
} ; X- zg  
} ; _.j KcDf  
 j%lW+ [%  
B=f{`rM)~W  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait yuND0,e  
3E#acnqn*  
下面我们来剥离functor中的operator() (g 8K?Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _z_uz \#,  
!cfn%+0  
return l(t) op r(t) n[<Vj1n  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {d) +a$qj  
return op l(t) {2,V3*NF  
return op l(t1, t2) LWY`J0/  
return l(t) op +f+\uObi:  
return l(t1, t2) op 1:-$mt_*  
return l(t)[r(t)] +m"iJW0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] bz@4obRqf  
? O.&=im_  
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: -" DI,o  
单目: return f(l(t), r(t)); #JVcl $0Y  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); j0Q ;OKu  
双目: return f(l(t)); yd2ouCUV  
return f(l(t1, t2)); 8g<3J-7Mm  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^ H'|iju  
$Uzc  
struct meta_divide @r#>-p  
  { &.d~ M1Mz  
template < typename T1, typename T2 > aFLm,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) %;gD_H4mm  
  { IE3GM^7\  
  return t1 / t2; ^CX~>j\(  
} J=() A+  
} ; uvT]MgT  
l?ofr*U&-x  
这个工作可以让宏来做: *p VKMmU  
I` /'\cU9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~(}zp<e|  
template < typename T1, typename T2 > \ u+hzCCwtR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T\OLysc  
以后可以直接用 z*:^*,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) u ; I5n  
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 ,#<"VU2bC  
(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。。。) sC/T)q2  
F$)Ki(m q  
t.NG ]ejZ  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 J|s4c`=  
#bnFR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /QTGZ b  
class unary_op : public Rettype ~dC^|  
  { )5B90[M|t  
    Left l; ) ~X\W\  
public : pmfyvkLS  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} FX\ -Y$K  
m@OgT<E]_  
template < typename T > c" yf>0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >zXw4=J  
      { 9^`G `D  
      return FuncType::execute(l(t)); D>05F,a  
    } *K!V$8k=99  
Q&yfl  
    template < typename T1, typename T2 > ns@b0'IF]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "",V\m  
      { -8g ;t3z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); q W) ,)i  
    } UAa2oY&  
} ; 2uz<n}IV  
yt$V<8a  
UA}k"uM  
同样还可以申明一个binary_op d!!5'/tmS  
 u"tv6Qp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A2]N :=  
class binary_op : public Rettype "#(]{MY  
  { IS"UBJ6p  
    Left l; 7x`uGmp1  
Right r; FD[* mCGZ  
public : )'92{-A0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (eHvp  
<Cm:4)~  
template < typename T > )t0t*xu#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jRzR`>5  
      { .BZw7 YV  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (1*?2u*j  
    } v@[MX- ,8  
Z{ &PKS  
    template < typename T1, typename T2 > ^BW V6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const s\_ ,aI  
      { @r'8<6hVO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gZ:)l@ Wu  
    } .BuY[,I+  
} ; WC0@g5;1[  
L Ktr>u  
pz~AsF  
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 )N<>L/R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g;Bq#/w  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #N wlKZ-  
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。 (q*Za  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,:j^EDCsaJ  
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。。。 oljl&tuQy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 + ,0RrD )  
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) G ? H`9*y  
下面是修改过的unary_op OP{ d(~+  
-&y{8<bu4H  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  ]Ocf %(  
class unary_op a'rN&*P  
  { &H`yDrg6U  
Left l; yD(0:g#  
  =DUsQN!  
public : 0~Z2$`(  
=#SKN\4  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YB.r-c"Y  
ZmUS}   
template < typename T > hI]KT a  
  struct result_1 =k'3rm*ld  
  { aV,>y"S  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; {])F%Q_#cD  
} ; >?'cZTNk]  
~"iCx+pr  
template < typename T1, typename T2 > (F +if  
  struct result_2 &CG3_s<2  
  { esWgYAc3{  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S2w|\"  
} ; {eMu"<  
-aXV}ZY"  
template < typename T1, typename T2 > ;q59Cr75  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mM&H; W  
  { 8S &`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JIQS'r  
} FD,M.kbg  
/k l0(='  
template < typename T > \M'b %  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J+kxb"#d  
  { ;a[56W  
  return OpClass::execute(lt(t)); 2(Vm0E  
} fYl$$.  
?yU|;my  
} ; &Dgho  
Jr==AfxyT  
ehoDWO]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 TY],H=  
好啦,现在才真正完美了。 Nj@k|_1  
现在在picker里面就可以这么添加了: (G*--+Gn  
gQCkoQi:j  
template < typename Right > h 1:uTrtA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ,yNPD}@v>  
  { .yd{7Te  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 80x %wCY`  
} 0bVtku K;G  
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。 FDkRfhK  
nxA Y]Q  
Z;P[)q  
/#GX4&z  
'RC(ss1G  
十. bind =;9Wh!{  
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。 Y7zg  
先来分析一下一段例子 s0~a5Ti3  
r=~yUT  
x;?4AJ{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} D\jRF-z  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .R#p<"$I  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j *Ta?'*  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 lc,{0$ 1<  
我们来写个简单的。 @(,k%84z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: hbD@B.PD  
对于函数对象类的版本: -SGR)  
HpC|dtro  
template < typename Func > N4}j,{#  
struct functor_trait &jT>)MXPu  
  { U@@#f;&  
typedef typename Func::result_type result_type; )!SVV~y  
} ; @0;9.jml,  
对于无参数函数的版本: y{0`+/\`  
h/ ?8F^C#v  
template < typename Ret > rp6Y&3p.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >JkQ U e  
  { ;e_dk4_  
typedef Ret result_type; Ou"QUn|  
} ; f<= #WV  
对于单参数函数的版本: ; =ai]AYW  
tx;MH5s/V  
template < typename Ret, typename V1 > i/2OE&*O[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > O[+S/6uy  
  { :bkACuaEn  
typedef Ret result_type; WZ"NG|  
} ; FVW<F(g`  
对于双参数函数的版本: [=z1~dXKb  
9OuK}Ssf  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > KJo [!|.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > AU)"L_ i}  
  { R] tHd=kf  
typedef Ret result_type; 5)+(McJC  
} ; AyB-+oTf(  
等等。。。 /pan{.< k  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8p,q9Ey  
BNw^ _j1  
template < typename Func > /J]Yj,  
struct func_return T;XEU%:LK  
  { @s}I_@  
template < typename T > OB)Vk  
  struct result_1 S7N3L."  
  { Qw!cd-zc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ({zt=}r,  
} ; 8xJdK'  
MCD]n  
template < typename T1, typename T2 > =;-/( C  
  struct result_2 `r e]Q0IO  
  { .+t{o [  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; j#S>8: G  
} ; ,UopGlA ,  
} ; 4(o: #9I  
z9}rT<hy  
LzB)o\a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ]:(>r&'  
:WIbjI=  
template < typename Func, typename aPicker > !MS z%QcO  
class binder_1 =unMgX]$  
  { M7-piRnd4  
Func fn; <"{Lv)4  
aPicker pk; aR6?+`6<  
public : )HNbWGu  
BQ{Gp 2N  
template < typename T > S}gUz9ks  
  struct result_1 mf=,6fx28  
  { =K I4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; RXh0hD  
} ; kbJ/7  
mq`N&ABO!K  
template < typename T1, typename T2 > v%n'_2J =^  
  struct result_2 M`Jj!  
  { SL" ;\[uI  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; -|B?pR  
} ; gRIRc4p  
izsAn"v  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} M7^PWC  
\~UyfVPRT  
template < typename T > w~y+Pv@   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rVowHP  
  { 4j|]=58  
  return fn(pk(t)); fIN8::Cs[  
} rp u9  
template < typename T1, typename T2 > -BfZ P5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3Wxl7"!x m  
  { b)9bYkd  
  return fn(pk(t1, t2)); &>\E >mJ  
} `Jhu&MWg  
} ; ~z#Faed=a  
-U)6o"O_CV  
aF2 eGh  
一目了然不是么? 1v!Xx+}  
最后实现bind +6@".<  
I~y[8  
^Crl~~Gk`  
template < typename Func, typename aPicker > EQ1wyKZS2g  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ]^$&Ejpe#  
  { =;!C7VS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); V9z/yNo  
} >e :&kp  
4N& VT"  
2个以上参数的bind可以同理实现。 2c@4<kyfP  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 /f~ V(DK  
| VPs5  
十一. phoenix '<5Gf1 @|  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: YdX#`  
34_:.QK-  
for_each(v.begin(), v.end(), *L7 ZyERs  
( J7W]Str  
do_ +C1/02ZJ  
[ eyBLgJt8P  
  cout << _1 <<   " , " pqFgi_2m  
] h~{TCK+I  
.while_( -- _1), sCU<1=   
cout << var( " \n " ) z1wy@1o'  
) 3$[!BPLFO  
); =Y#)c]`  
%$ |=_K)Ks  
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: }+G6`Zd  
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 ag^EH"%zw  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gfG Mu0FjB  
那么我们就照着这个思路来实现吧: )pLde_ k  
Zc(uK{3W-  
wG6>.`:  
template < typename Cond, typename Actor > hd1(q33  
class do_while iI ji[>qz  
  { Tn,'*D@l  
Cond cd; XBe!9/'k>  
Actor act; 4CVtXi_Y  
public : 1.U5gW/3L  
template < typename T > $Q*h+)g<  
  struct result_1 K.4t*-<`[  
  { JYA$_T  
  typedef int result_type; RhIRCN9  
} ; zC #[  
E7@0,9A U  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} {\9vW; '  
C-' n4AY^  
template < typename T > ;4p_lw@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N-EVH e'}6  
  { h'YC!hjp   
  do :S'P lH  
    { p&~8N#I#  
  act(t); Mu$9#[/  
  } 4<g,L;pUU  
  while (cd(t)); .<5 66g}VP  
  return   0 ; BC0SSR@e  
} 3tY \0y9  
} ; H!mNHY_fA  
kbS+ 3#+  
ua[ d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ZZk6 @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。 BS*IrH H  
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。 [F{q.mZj  
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。 $\?BAkx  
下面就是产生这个functor的类: ew -5VL   
Y1?w f.  
NF+^  
template < typename Actor > ?CIMez(h  
class do_while_actor vpu20?E>5z  
  { FJJ+*3(  
Actor act; _tDSG]  
public : a<-NB9o~v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} " UaUaSg#  
~/s(.oji  
template < typename Cond > 6cH.s+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; #AHX{<  
} ; v&6I\1  
gz8>uGx&V!  
tmEF7e`(o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 0Snl_@s  
最后,是那个do_ UkK`5p<D7  
pv);LjF  
{"hX_t  
class do_while_invoker  l%XuYYQ  
  { AX=$r]_  
public : {`~uBz+dJq  
template < typename Actor > W&>ONo6ki  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r5y p jT^  
  { "`<tq#&C1  
  return do_while_actor < Actor > (act); OSACH0h  
} nP`#z&C  
} do_; @vzv9c[  
9XtR8MH  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? I- oY@l`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 pIcvsd  
最后来说说怎么处理break和continue HUUN*yikj  
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。 p2T<nP<Pt  
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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