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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda m=@xZw<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 n5UUoBv  
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, I1':&l^O  
grgs r_)[  
)SJM:E  
hDB(y4/  
  class filler M KW~rrR  
  { )GVTa4}p  
public : V;MmPNP|  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} {v]L|e%{  
} ; >YWK"~|i~  
:stHc,  
&}e>JgBe0  
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: |}z5ST%  
!;&\n3-W  
JYw?  
~$K{E[^<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ,hI$nF0}p  
fTPm Fb  
.lb]Xa*n  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 , p}:?uR  
"}xIt)n%;  
m85ZcyW1T  
}FS_"0  
二. 战前分析 59 g//;35@  
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。 *Oy* \cX2[  
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 aQL0Sj:,  
%!A:Ka!m.  
auAz>6L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); D`^wj FF  
  /* --------------------------------------------- */ J i@q7qkC  
vector < int *> vp( 10 ); na $MR3@e  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); c]x-mj =  
/* --------------------------------------------- */ a_}C*+D  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); KH?6O%d  
/* --------------------------------------------- */ 7Ji'7$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {~O4*2zg;K  
  /* --------------------------------------------- */ sjLMM_'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); AFL'Ox]0  
/* --------------------------------------------- */ HN367j2e  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Ix_w.f=8  
AcnY6:3Y|  
0/ 33Z Oc  
DjK7_'7(L  
看了之后,我们可以思考一些问题: {'+{ASpO!  
1._1, _2是什么? $S<B\\ %  
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。 RYvcuA)  
2._1 = 1是在做什么? R- >~MLeK]  
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。  YMv}]  
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。 Ng;?hTw  
?`xF>P]M  
i?pd|J  
三. 动工 pJe!~eyHm  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ^`lDw  
D`G;C  
\8ZVI98  
BhAT@%  
template < typename T > /PSXuVtu5  
class assignment ^#e|^]] L  
  { V-(]L:[JQ  
T value;  yI|x 5f  
public : om`B:=+  
assignment( const T & v) : value(v) {} \(Nx)F  
template < typename T2 > MXl_{8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } + @fEw  
} ; o<lmU8xB=  
|;|r[aU  
bnL!PsG$K,  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ,aezMbg  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^NX;z c  
%k?/pRv$>  
T.z efoZ  
)skpf%g  
  class holder (5Q<xJ  
  { {7oPDP  
public : 2Jiy`(P  
template < typename T > (p#c p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const PtQ[({d3R  
  { m#[c]v{  
  return assignment < T > (t); hunlKIg  
} aUa+]H[  
} ; oVP,a r0G  
sF :pwI5^  
UzSDXhzObf  
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: WQCnkP  
jdVj FCl^#  
  static holder _1; /oEDA^qx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 h5l_/v d  
&.2% p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]QY-L O(  
而不用手动写一个函数对象。 WN|_IJR~  
hJ%$Te  
X xwcvE  
CaED(0  
四. 问题分析 hEo$Jz`  
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。 K ~-V([tWg  
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。 ^Ar1V!PFk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 5IzCQqOPgX  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 !W&|kvT^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9_svtO]P  
Kn1u1@&Xd  
五. 问题1:一致性 ZBU<L+#  
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?| sng6U;Z  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 d7g$9&/q  
k&K'FaM!  
struct holder r4 5}o  
  { pXQ$n:e  
  // -zt*C&)b  
  template < typename T > Um-Xb'R*]V  
T &   operator ()( const T & r) const . Z9c.E{  
  { MdkL_YP}.  
  return (T & )r; meap;p  
} gm:Y@6W  
} ; 8 f~M6  
C^]UK  
这样的话assignment也必须相应改动: S?'L%%Vo  
)g-0b@z!n  
template < typename Left, typename Right > r|bGn#^  
class assignment \\oa[nvL~  
  {  SBi4i;qD  
Left l; ,&O&h2=  
Right r; #~|esr/wf  
public : D iHj!tZN  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CRzLyiRvU&  
template < typename T2 > pZc`!f"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } t08[3Q&  
} ; |`I9K#w3  
?WS.RBe2  
同时,holder的operator=也需要改动: 0+_;6  
S!R (ae^}  
template < typename T > \D%n8O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -s91/|n  
  { ^@'zQa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +&1#ob"6lq  
}  $iH  
$qoal   
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 `+Mva  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jfa<32`0E  
z`dnS]q9  
return l(rhs) = r; vL;=qk TCQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3[kl` *`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: <V8=*n"mR  
i Nn?G C>  
template < typename Tp > d5W =?  
class constant_t Qeq=4Nq  
  { XlwyD  
  const Tp t; w-wJhc|  
public : gF~ }  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} H Mfhe[A?  
template < typename T > eoiC.$~\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const HhTD/   
  { aU] nh. a  
  return t; +ldgT"  
} O;#0Yg  
} ; t$uj(y>  
!8J%%Ux&M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |e&hm ~R1  
下面就可以修改holder的operator=了 \mwxV!!b$  
`9G1Bd8k  
template < typename T > dM5N1$1,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )x&>Cf<,  
  { tlmfDQD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SciEHI#  
} {/qq*0wa  
?uE@C3 e  
同时也要修改assignment的operator() h{VGh kU9f  
EMS$?"K  
template < typename T2 > TUR2|J@n  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #tt*yOmiH  
现在代码看起来就很一致了。 % wh>_Ho  
::k/hP9.^  
六. 问题2:链式操作 z Q11dLjs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 {(`xA,El  
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。 yLCJSN$7  
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。 4ko(bW#jL  
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。 7Dx <Sr!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct nOUF<DNQ  
Y[alOJ  
template < typename T > r(/+- t  
struct result_1 ' sTMUPg`  
  { K(p6P3Z  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; h-RL`X  
} ; X\LiV{c  
LD)P. f  
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: g E;o_~  
SH M@H93  
template < typename T > U>kL|X3 V  
struct   ref ^ Nm!b  
  { 0N>R!  
typedef T & reference; XVkCYh4,  
} ; yj C@  
template < typename T > 0:4w@"Q  
struct   ref < T &> $n@B:kv5p  
  { d,caOE8N  
typedef T & reference; )*n2 ,n  
} ; ^N:bT;;$nZ  
|4|j5<5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nf9NJ_8}4H  
|jE0H!j  
template < typename T > K';x2ffj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ptEChoZ6  
  { _mn2bc9M  
  return l(t) = r(t); Ow4H7 sl  
} 2io~pk>  
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。 B`<K]ut  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ._IBO;*@  
eJwHeG  
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 wxSJ  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 8xN+LL'T{  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 v)J(@>CZ[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 RYuR&0_{  
最后的布局是: 2Bg0 M  
                Add p? L*vcU  
              /   \ yRv4,{B}X>  
            Divide   5 UCVdR<<Z  
            /   \ n!$zO{P  
          _1     3 3r-oZ8/n  
似乎一切都解决了?不。 )7s(]~z  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,37\8y?o\  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Ne9S90HsB6  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: YecV+ K'p:  
Gj H$!P=.  
template < typename Right > 5Gw B1}q  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ap|$8 G  
Right & rt) const SM8Wg>  
  { g?i0WS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4(D/~OG-6  
} #4BwYj(Sl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xfK@tLEZ-1  
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。 w9]HJ3qi  
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{diD 2G  
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。 oo2CF!Xy  
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。 h1REL^!c  
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? L| K8  
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: 7X`]}z4g  
`b?o%5V2x  
template < class Action > !M@jW[s  
class picker : public Action (utk)  
  { 5DxNHEuS  
public : ^ZPynduR  
picker( const Action & act) : Action(act) {} <@H`5[R  
  // all the operator overloaded X([p0W 9V(  
} ; WiiAIv&  
#G!\MYfQt  
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。 []b= xRJM  
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: n4InZ!)  
<\`qRz0/  
template < typename Right > zw[ #B #  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )0?u_Z]w9  
  { 7 >-(g+NF!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %Hu?syo  
} *b8AN3!  
c"lblt5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > sWv!ig_  
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。 7Fzj&!>ti  
H/}W_ h^^  
template < typename T >   struct picker_maker [P*zm8b  
  { +vt?3i\^.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; kX%vTl7F  
} ; N"8'=wB  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z-N N( G+  
  { xSrjN  
typedef picker < T > result; s"5wnp6pW  
} ; @{{6Nd5  
sB8v:  
下面总的结构就有了: L$6W,D  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 >|aVGY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 9#E)H?`g  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ),J6:O&  
至此链式操作完美实现。 i}5M'~ F  
5a&BgBO1M  
_B0C]u3D  
七. 问题3 5,J.$Sax  
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。 SP"t2LTP  
(_]D\g~  
template < typename T1, typename T2 > Je4hQJ<h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {q! :t0X.Y  
  { _+,>NJ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); c#-*]6x  
} _Kbj?j  
 De2$:?  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: }W0_eQ  
5zOC zm  
template < typename T1, typename T2 > yKy )%i  
struct result_2 Ehxu`>@N  
  { EQ.K+d*K][  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; my0iE:  
} ; V|~o`(]  
9h/Hy aN  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? aW}d=y[  
这个差事就留给了holder自己。 Z;,G:@,  
     56MY@  
 Q7-iy  
template < int Order > @AM11v\:  
class holder; %'X~9Pvi  
template <> @|5B}%!  
class holder < 1 > ns *:mGh  
  { ^!x! F  
public : u:Ye`]~o  
template < typename T > ~KV{m  
  struct result_1 5E*Qqe  
  { ,FXc_BCx4  
  typedef T & result; KMK8jJ  
} ; E-($Xc  
template < typename T1, typename T2 > 3,K\ZUU.,  
  struct result_2 9 )!}  
  { I~^Xw7  
  typedef T1 & result; tRO=k34  
} ; dwQ1~  
template < typename T > H^54o$5  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {bR2S&=OmK  
  { KVr9kcs  
  return (T & )r;  wlsx|  
} 4HR36=E6  
template < typename T1, typename T2 > k5J18S  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FJ4,|x3v[x  
  { r d-yqdJ  
  return (T1 & )r1; 2g~ @99`  
} 0kNKt(_  
} ; NbTaI{r  
/qMnIo  
template <> <:NahxIlu  
class holder < 2 > LnKgT1  
  { *^Ges;5 $"  
public : ^)I}#  
template < typename T > x0jaTlU/  
  struct result_1 =[&+R9s  
  { Kh[l};/F  
  typedef T & result; \HkBp& bqK  
} ; I>JE\## ^n  
template < typename T1, typename T2 > D B65vM  
  struct result_2 g1}:;VG=  
  { X 6tJ  
  typedef T2 & result; /d,u"_=l  
} ; JqZt1um  
template < typename T > ~]QQaP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  }( CYok  
  { KvEv0L<ky  
  return (T & )r; F[SZwMf29  
} 2O*At%CzW  
template < typename T1, typename T2 > /]'&cD 1  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const n6.Z{Q'b  
  { 24k]X`/n  
  return (T2 & )r2; {? Y \T  
} 'W4B  
} ; -gk2$P-  
D!! B4zt  
YY:{/0?  
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> >。 c0o Z7)*}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: O ylUuYy~j  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: D_0sXIbg  
Q~qM;l\i  
return l(i, j) = r(i, j); Knqv|jJVx1  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) |LZ{kD|  
=}Zl E  
  return ( int & )i; v%AepK&  
  return ( int & )j; _u^3uzu  
最后执行i = j; % &&)[  
可见,参数被正确的选择了。 Yj>4*C9  
fs;\_E[)  
W_E^+Wl@  
X/cb1#  
ar\|D\0V  
八. 中期总结  %G\nl  
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: 7yT/t1)  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Zv!XNc!"$y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \wsVO"/  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor B }euIQB  
{*F =&D  
aVK,( j9u  
& [@)Er=  
\V!{z;.fA  
6'kQ(r>  
九. 简化 .O'~s/h  
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。 zJW2F_  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 4)D~S4{E5  
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: H=,>-eVv*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 iTq&h=(n  
  +-*/&|^等 9ghzK?Yc  
2. 返回引用。 O2ktqAWx@  
  =,各种复合赋值等 \P+^BG!  
3. 返回固定类型。 $%\6"P/64  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) B-w`mcqp$  
4. 原样返回。 {g1"{  
  operator, "*D9.LyM  
5. 返回解引用的类型。 9uWg4U  
  operator*(单目) 'A.5T%n-  
6. 返回地址。 r'#!w3*Cy  
  operator&(单目) D!Y@Og.  
7. 下表访问返回类型。 PkyX,mr#1  
  operator[] ~&MDfpl  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,!%E\`  
  operator<<和operator>> I"3C/ pU2  
a.?U $F  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 'yA/sZ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: I''n1v?N  
]W2#8:i  
template < typename Left > -+Yark  
struct value_return >D~8iuy]8.  
  { 4~FRE)8  
template < typename T > "cBqZzkk9j  
  struct result_1 m F+8Q  
  { oCI\yp@a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _JNYvng m  
} ; z;<~j=lP  
U{[YCs fk  
template < typename T1, typename T2 > e?+-~]0  
  struct result_2 Q#qfuwz  
  { zP2X}VLMo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 5*YvgB;  
} ; Xa?igbgAwx  
} ; SvvNk  
MOCcp s*  
W,CAg7:*  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Dr%wab"yy  
ZxT E(BQv  
下面我们来剥离functor中的operator() 4\v &8">LL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &V <f;PF(I  
qT5"r488  
return l(t) op r(t) 5<v1v&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 6<fG; :  
return op l(t) ivq(eKy  
return op l(t1, t2) =QtFJ9\  
return l(t) op ug ;Xoh5w  
return l(t1, t2) op C:5d/9k  
return l(t)[r(t)] G&1bhi52  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 9oO~UP!ag  
mS![J69(  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: U1) Zh-aR  
单目: return f(l(t), r(t)); S-gO  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Mkk.8AjC|  
双目: return f(l(t)); O]@#53)Tz  
return f(l(t1, t2)); HNBmq>XDc  
下面就是f的实现,以operator/为例 l}VE8-XB  
m<>BxX  
struct meta_divide _Q I!UQdW  
  { w@cW`PlF  
template < typename T1, typename T2 > A7+ZY,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [*zg? ur  
  { }a~hd*-#  
  return t1 / t2; 2 Kjd!~Z$  
} U-fxlg|-C  
} ; O=}Rp 1  
B^P&+,\[}  
这个工作可以让宏来做: I(pq3_9$  
o&%v"#H2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ~BJE~  
template < typename T1, typename T2 > \ c6 mS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4l %W]'  
以后可以直接用 MAFdJ +n#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) h^tCF=S  
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 si6CWsb_f  
(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。。。) Nv36#^Z  
<Jhd%O  
?=&S?p)-<  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 &U]/SFY  
0@cIj ]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -9= DDoO  
class unary_op : public Rettype s)qrlv5H  
  { #vV]nI<MF.  
    Left l; ~ `qWE u  
public : 5>f"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 2n@`O g_0  
NLL"~  
template < typename T > \Yr*x7!  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q+ V<&  
      { uM[|>t   
      return FuncType::execute(l(t)); /&#y-D_  
    } ;Y*K!iFWH  
`3T=z{HR9g  
    template < typename T1, typename T2 > f't.?M  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,jg #^47I  
      { VR>!Ch  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C+s/KA%  
    } St%x\[D  
} ; a pa&'%7  
?tjEXg>ny  
S#C-j D  
同样还可以申明一个binary_op `Uz.9_6  
u5}:[4N%I  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > %MHL@Nn>e  
class binary_op : public Rettype m6e(Xk,)  
  { '69)m~B0a  
    Left l; [l5jPL}6  
Right r; 2T2<I/")O  
public : pwfQqPC#_  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} $GRwk>N  
Hl8-q!  
template < typename T > Sr6'$8#>Y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +-'F]?DN'  
      { _9lMa 7i  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?`?Tg&W  
    } u/j\pDl.  
PM84Z@Y  
    template < typename T1, typename T2 > M 8WjqTq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A2ye ^<-C.  
      { :.g/=Q(T~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); LD[\eJ _  
    } e#HPU  
} ; AJi+JO-  
cN&Ebn  
)'n@A%B  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 s 7 nl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 akbB=:M,x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ^x O](,H  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 }>@SyE'Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! y60aJ)rAX  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "7%jv[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 1<m`38'  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %^lD  
下面是修改过的unary_op o$L%t@   
t jThQ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > N@PwC(   
class unary_op .S,E=  
  { &l2xh~L  
Left l; ldTXW(^j  
  "|(.W3f1  
public : A!!!7tj  
)=GPhC/sw  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }@6Ze$ >  
hGD@v {/  
template < typename T > _(J#RH  
  struct result_1 )@DDs(q=i  
  { o7E|wS  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; DQ+6VPc^o  
} ; ShC$ue?Q  
!o`7$`%Wz\  
template < typename T1, typename T2 > 'v<v6vs  
  struct result_2 tco G;ir  
  { 7Q|<6210  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =M-=94  
} ; | U0s1f  
?u:`?(\  
template < typename T1, typename T2 > u_NLgM7*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U:8] G  
  { h%F.h![*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 6HBDs:   
} PY_8*~Z  
~.3v\Q  
template < typename T > #%QHb,lhl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !0lk}Uzkh  
  { bu6Sp3g  
  return OpClass::execute(lt(t)); LTS{[(%  
} BNJ0D  
5QK%BiDlr  
} ; XcT!4xG0  
=5*Wu+S4r  
N{bg-%s10i  
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 4o M~  
好啦,现在才真正完美了。 ^cNuEF9  
现在在picker里面就可以这么添加了: rzHBop-8  
2iM}YCV  
template < typename Right > (U# ,;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const KF#^MEw%  
  { qvu1u GCc  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); F8<G9#%s\  
} F-zIzzb&O  
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。 mW!n%f  
V-#JV@b  
qdZ ^D  
67&IaDts  
3'x>$5 W  
十. bind *#>(P  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 & 'i_A%V  
先来分析一下一段例子 R98YGW_ dT  
QAx9W%  
b-8@_@f|g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} _!zc <&~I  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 0 cKsGDm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?bM%#x{e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 mK$E&,OkA  
我们来写个简单的。 KRlJKd{  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |MKR&%Na  
对于函数对象类的版本: ;taZixOH  
f=V`Nn<=A  
template < typename Func > $!. [R}  
struct functor_trait e@V J-s  
  { sx azl]  
typedef typename Func::result_type result_type; ):hz /vZ  
} ; ,=CipL9]  
对于无参数函数的版本: PTe$dPB  
@bTm.3  
template < typename Ret > IW i0? V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > XGR63hXND  
  { DZL(G [  
typedef Ret result_type; 5P #._Em  
} ; t)8c rX}P  
对于单参数函数的版本: 6{i0i9Tb  
YIW9z{rrs  
template < typename Ret, typename V1 > [V_mF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q (N'Oj:J  
  { W20- oZ8  
typedef Ret result_type; *IbDA  
} ; j,].88H  
对于双参数函数的版本: }P%gwgPK  
4J,6cOuW4  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > l2W+VBn6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 1f^oW[w&  
  { } %0 w25  
typedef Ret result_type; D_<B^3w )  
} ; qDswFs(  
等等。。。 TuCHD~rb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy dk]  
J%ws-A?6rN  
template < typename Func > u* iqwm.  
struct func_return P[H`]q|  
  { 9VaSCB  
template < typename T > oU3gy[wF;b  
  struct result_1 tZ=|1lM  
  { o>]w76A^(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; D.AiqO<z  
} ; 05 6yhB  
~O./A-l  
template < typename T1, typename T2 > ZPM7R3%V)z  
  struct result_2 ~:!& }e5  
  { (ce)A,;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T2W^4)  
} ; rf$[8d  
} ; )tV]h#4  
S#+ _HFUK{  
)CL/%I,^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 q{,yas7}  
uTbMp~cYB  
template < typename Func, typename aPicker > ~U?vB((j!  
class binder_1 ,h3,& ,  
  { ~|KMxY(:  
Func fn; <N 80MU L|  
aPicker pk; IfRrl/!nw  
public : f}FJR6VO  
wL0"1Ya  
template < typename T > ; zy;M5l5.  
  struct result_1 -IV-"-6(  
  { g=v[@{9Pw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kr1^`>O5  
} ; Z[j-.,Qu  
I#p-P)Q%S  
template < typename T1, typename T2 > 6B?1d /8V  
  struct result_2 /_bM~g  
  { VKrKA71Z~  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oWOH#w  
} ; 2Z..~1r  
%s)E}cGH  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @49^WY  
+~/zCJ;F  
template < typename T > -)<Nd:A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $S cjEG:6  
  {  y.eBFf  
  return fn(pk(t)); MDCf(LhEH  
} nocH~bAf2  
template < typename T1, typename T2 > >zhbipA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Hm^p^,}_x  
  { 6<~y!\4;F  
  return fn(pk(t1, t2)); >) :d38M  
} D 7E^;W)H  
} ; " 7 4L  
n*xNMw1x"T  
BzUx@,  
一目了然不是么? [E/3&3  
最后实现bind hg>YOf&RG  
nb!m>0*/  
RGKJO_*J2  
template < typename Func, typename aPicker > 4%{m7CK}  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _0`O}  
  { K=>/(s Wiq  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); TPzoU" qh  
} 1wM p3  
87/{\h  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ljCgIfZ_4  
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。  t|DYz#]  
E0PBdiD6hs  
十一. phoenix i xyjl[G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: pQhv3F  
5f5`7uVJF  
for_each(v.begin(), v.end(), 'mM5l*{  
( RPWYm  
do_ lb('r"*.  
[ NlMx!f>b%/  
  cout << _1 <<   " , " PTh Ya  
] ^s*} 0  
.while_( -- _1), U8mu<)  
cout << var( " \n " ) #wyS?FP-  
) sFTIRVXN,  
); 9lxT5Wg  
IY&a!  
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: ^b~5zhY&  
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 _<7FR:oBZ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 UK,P?_e  
那么我们就照着这个思路来实现吧: NsHveOK1.  
G;;~xfE'  
_;{-w%Vf  
template < typename Cond, typename Actor > K;PpS*!  
class do_while 7fqYSMHR  
  { <GN?J.B  
Cond cd; p rgjU  
Actor act; ~aG-^BAS  
public : M\f0 =`g  
template < typename T > D,/9rH  
  struct result_1 )QD}R36Ic  
  { o{p_s0IX;S  
  typedef int result_type; h'p0V@!N  
} ; t^5_;sJQ  
6]S.1BP  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} b3lpNJ J  
pt#[.n#f  
template < typename T > iurB8~Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rUjr'O0  
  {  /GUuu  
  do W)cLMGet  
    { -; $/<  
  act(t); 5nAF=Bj  
  } 1 7oxD  
  while (cd(t)); [udV }  
  return   0 ; 8zWPb  
} ;r"B?]JO  
} ; sEyl\GL  
+hgCk87%#  
VYo;[ue([  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). =osw3"ng  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Els=:4  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 wlg#c6#q  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l$_rA~Mo  
下面就是产生这个functor的类: 1C=P#MU`  
8{ %9%{  
d/rz0L  
template < typename Actor > 4CT9-2UC  
class do_while_actor 1iL xXd  
  { 5O ;^Mk|  
Actor act; $#3<rcOq  
public : }#5roNH~Z  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} .WyX/E$I^!  
BrMp_M  
template < typename Cond > .MARF  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }AZx/[k |z  
} ; T JS1,3<  
k+GnF00N^8  
-Bv1}xf=6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 I} fcFL8  
最后,是那个do_ ^Jl!WH=20}  
+gCy@_2;  
Ds,"E#?  
class do_while_invoker /M*\t.[ 46  
  { T-2p`b}h W  
public : rRrW   
template < typename Actor > ZfCr"aL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =k<4mlok^  
  { )X!DCL:16  
  return do_while_actor < Actor > (act); exEld  
} Mth`s{sATa  
} do_; `=$jc4@J  
* r4/|.l  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? (VPM>ndkw  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 G[<[#$(  
最后来说说怎么处理break和continue :Z]hI+7  
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。 /0&:Yp=>  
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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