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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda #K0/ >W  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Mq#m;v$E  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, @  R[K8  
j85B{Mab&  
FShUw+y  
w[F})u]E  
  class filler v-N4&9)%9  
  { =/}Rnl+c  
public : !ui t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} oKYa ?  
} ; 8o[gzW:Q)U  
'Kk/ J+6U  
>;XtJJS  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: [ :)F-  
"f8,9@  
hP8w3gl_  
^, YTQ.O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >-\^)z  
sBYDo{0 1  
JN:L%If  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @D=B5f@(o  
k>F!S`a&m  
2Y%7.YX"  
lX%-oRQ/os  
二. 战前分析 { TI,|'>5[  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 +_ /ys!  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 L){V(*K '  
a_bZT4  
7TEpjSuF  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \#JXch  
  /* --------------------------------------------- */ %f'=9pit  
vector < int *> vp( 10 ); gxmo 1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); _p0gXb1m`  
/* --------------------------------------------- */ DLP@?]BBOA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 0ETT@/)]z  
/* --------------------------------------------- */ '.<iV!ZdZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B8eZ}9X  
  /* --------------------------------------------- */ `k>C%6FG$#  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ~"0{<mMcX  
/* --------------------------------------------- */ oQrfrA&=M  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +'SL5d*  
8G3 Z,8P4(  
1) K<x  
x${C[gxq9F  
看了之后,我们可以思考一些问题: L-)ZjXzk  
1._1, _2是什么? &OZx!G^Z  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 :-#7j} R&  
2._1 = 1是在做什么? <{8x-zbR+  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 "=n%L +6%  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 M"W#_wY;  
BKO^ux%  
)b (+=  
三. 动工 \BH?GMoP  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Xp| 4WM  
ob8}v*s  
b:'8_jL  
u$[&'D6  
template < typename T > lAA&#-#YG  
class assignment bDIhI}P  
  { yUf`L=C:  
T value; H;NAS/OhS  
public : ?]bx]Y;  
assignment( const T & v) : value(v) {} m' S{P:TK  
template < typename T2 > % >a /m.$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } g33Y$Xdk  
} ; :R=7dH~r  
WV'u}-v^  
:CezkD&  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +|b#|>6  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }5n\us  
^V1\boo=  
j:uq85 s  
Gh.?6kuh  
  class holder ,aD~7QX1:  
  { J zFR9DEt  
public : v FQ]>n X  
template < typename T > .SmG)5U]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const so1  
  { sN-u?EiF8  
  return assignment < T > (t); KPDJ$,:  
} V1Ojr~iM  
} ; /2E Q:P  
-O,:~a=*_  
ctHQZ#.[(  
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: '5*&  
fQ"Vx!  
  static holder _1; 0}`.Z03fy  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [ _ `yy  
!-n* ]C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >);M\,1\I  
而不用手动写一个函数对象。 B5+Q%)52  
rN7JJHV  
*2N0r2t&  
"M+I$*]  
四. 问题分析 ^b~ZOg[p  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 )(yaX  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 -IVWkA)7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OGLA1}k4  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _1O .{O  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 qhG2j;  
ReD]M@;  
五. 问题1:一致性 4 ;)t\9cy_  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ^\ln8!;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^8bc<c:P  
YahW%mv`d  
struct holder 3!cenyE  
  { "x.iD,>k  
  // kI04<!  
  template < typename T > 6 <`e]PT  
T &   operator ()( const T & r) const %Jd!x{a`>A  
  { E_$nsM8?  
  return (T & )r; ~ArRD-_t  
} a%a0/!U[  
} ; ^~TE$i<   
ar 7.O;e  
这样的话assignment也必须相应改动: ZybfqBTD&c  
Wl=yxJu_(  
template < typename Left, typename Right > TG8U=9qt  
class assignment m5] a  
  { *kZH~]  
Left l; {|OXiRm'  
Right r; S76MY&Vx23  
public : YM NLn9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -Vb5d!(  
template < typename T2 > D-t!{LA  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 8 l= EL7  
} ; yn@wce  
|{-?OOKj  
同时,holder的operator=也需要改动: ^x/D8 M  
K0o${%'@7  
template < typename T > MK! @ND  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ki2 `gLK  
  { x $[_Hix  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;.xKVH/@  
} {*g{9`   
{,6J*v"o  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 P_mP ^L  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 0*kS\R=P  
`'P&={p8  
return l(rhs) = r; b{ A/M#=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 U6wy^!_X9  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: UUbO\_&y  
t>LSP$  
template < typename Tp > ~#VDJ[Z  
class constant_t P*}aeu&lnD  
  { [g: cG  
  const Tp t; 2*cc26o  
public : z<^LY]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} }M"])B I  
template < typename T > "Dq^r9  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =+?OsH v  
  { s S3RK  
  return t; W?!rqo2SP  
} K5^zu`19  
} ; ez%:>r4  
?dv-`)S&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~ Al3Dv9x  
下面就可以修改holder的operator=了 @x A^F%(  
:yi} CM4  
template < typename T > |=~mRqG  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const lfd-!(tXD  
  { JV4fL~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); #h9Gl@|  
} yt,Ky8y1  
U7g,@/Qx  
同时也要修改assignment的operator() q(R|3l^6T  
w@6y.v1I{  
template < typename T2 > #j+cl'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .!lLj1?p  
现在代码看起来就很一致了。 a+O?bO  
lk81IhI  
六. 问题2:链式操作 (|<+yQ,@>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 'L9hM.+  
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。 `m#G'E I  
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。 }.WO=IZ  
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。 Uugq.'>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gcO$T`  
*V+,X  
template < typename T > xC0y2+)|  
struct result_1 R-,L"Vv  
  { ei=u$S.  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; m]Qs BK  
} ; %BMlc m7Ec  
:P%?!'M  
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: mMWhUr  
7Lj:m.0O^  
template < typename T > c(b`eUOO  
struct   ref Bf+~&I#E  
  { -ULgVGYKK  
typedef T & reference; ![vy{U.:`  
} ; L*4= b (3  
template < typename T > X_bB6A6  
struct   ref < T &> 8WpNlB+:{  
  { \h0+` ;Q  
typedef T & reference; M%Vp_ 0  
} ; Lc]hwMGR*  
KjF8T7%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %gSmOW2.c^  
aM#xy6:XG  
template < typename T > JX&%5sn(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ePaC8sd0  
  { `C-8zA  
  return l(t) = r(t); i&%dwqp  
} ZJhI|wRwD  
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。 9PG{>W$M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 gVJh@]8)  
Nr)DU.f  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 -?{g{6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qx*b\6Rt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 [0kZyjCq@  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8ql<7RTM!  
最后的布局是: 4OO^%`=)M'  
                Add {9j0k`A  
              /   \ P%vouC0W  
            Divide   5 Zn Rj}y  
            /   \ KiE'O{Y  
          _1     3 >Lo'H}[pF  
似乎一切都解决了?不。 M)wNu  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9asA-'fZ  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 (sH4 T>  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: 9U3}_  
K9VP@[zbJ  
template < typename Right > UMFM.GI  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const pa?AKj]  
Right & rt) const 87)/dHc  
  { U%#Vz-r  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4&e<Sc64  
} maQxU(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e8xNZG;  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Pd `~#!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 xH,e$t#@@~  
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。 ^HT vw~]5  
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。 |m*l/@1  
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? >lek@euqw  
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: _Vt9ckaA  
hM="9] i.  
template < class Action > gOE ?  
class picker : public Action KZ65# UVX  
  { /1.Z=@7  
public : q%]5/.J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} e~,+rM  
  // all the operator overloaded .>_%12>  
} ; opzlh@R 3  
vJ 28A  
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。 XMxm2-%olP  
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: M9~'dS'XI  
3Y +;8ld  
template < typename Right > tF<&R& =  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const YT)1_>*\  
  { Zm6jF  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 'r-B%D=  
} 43,*.1;sz  
GGZ9DC\{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .]<gm9l  
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。 x1Gc|K/-  
Y q|OX<i`K  
template < typename T >   struct picker_maker ajkpU.6E:  
  { d5{RIM|  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u'T>Y1I  
} ; BPOT!-  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ALInJ{X  
  { K 4{[s z  
typedef picker < T > result; 7<2^8 `  
} ; Ia{t/IX\[  
*lheF>^  
下面总的结构就有了: NNJQDkO-I  
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。 {D,- Whi  
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。 C9FAX$$^(Y  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x%W~@_  
至此链式操作完美实现。 ds{)p<LpT  
l6MBnvi   
q!h'rX=_-  
七. 问题3 5~#oQ&  
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。 w-@6qMJ  
u,`V%J?vW  
template < typename T1, typename T2 > Aaz:C5dtU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D&],.N  
  { c% ?@3d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); P/k#([:2  
} G \$x.  
3YUF\L]yyw  
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: mWLiXKnb  
4JH^R^O<n  
template < typename T1, typename T2 > U:PtRSdn!b  
struct result_2 C8(0|XX  
  { "0z4mQ}>N  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +*e Vi3  
} ; <0Gk:NB,  
-xyY6bxL  
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? nVP|{M  
这个差事就留给了holder自己。 Udjn.D  
    R"z}q (O:  
^ZBTd5t#  
template < int Order > UZ:z|a3  
class holder; i0?/\@gd  
template <> #.,LWL]  
class holder < 1 > I-Hg6WtB  
  { #nj;F'O](  
public : z\WyL;  
template < typename T > *d 4A3|  
  struct result_1 PHH,vO[eO  
  { md/h\o&  
  typedef T & result; 7$R^u7DZ  
} ; 6mxzE3?G  
template < typename T1, typename T2 > ZF<$6"4N  
  struct result_2 tq*6]q8c>  
  { }Cb-7/  
  typedef T1 & result; @FRas00)|  
} ; I(/*pa?m{  
template < typename T > ? Z2`f6;W4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const LMp^]*)t  
  { p@@*F+  
  return (T & )r; \34:]NM  
} (7??5gjh  
template < typename T1, typename T2 > sv6m)pwh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LGYg@DR  
  { %9L+ Q1o  
  return (T1 & )r1; S.U#lAn(  
} D'UIxc8  
} ;  |vBy=:  
u})8)  
template <> sM9utR  
class holder < 2 > 4 *. O%  
  { P_.AqEH  
public : emT/H 95|,  
template < typename T > vI"BNC*Q1  
  struct result_1 }YU\}T-P  
  { owA.P-4  
  typedef T & result; Y44[2 :m  
} ; "|E'E"_1  
template < typename T1, typename T2 > +'[/eW  
  struct result_2 F84<='K  
  { tU.~7f#+A  
  typedef T2 & result; .kfx\,lgm  
} ; Fc^!="H  
template < typename T > ;):E 8;B)  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *(Z\ "o!  
  { GgtYO4,  
  return (T & )r; Vf$$e)  
} ~bw=;xF{3  
template < typename T1, typename T2 > :=:m4UJb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AO(z l*4  
  { v&sl_w/tn  
  return (T2 & )r2; #9HX"<5  
} M>{*PHze0  
} ; K d{o/R  
;O<-4$  
j@/p: fk  
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> >。 sy(.p^Z  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ]L k- -\  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: e?KzT5j:  
fY|[YPGO^  
return l(i, j) = r(i, j); \ #la8,+9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) nJwP|P_  
MG^YT%f  
  return ( int & )i; FA%V>&;`  
  return ( int & )j; UC.kI&A  
最后执行i = j; 4)p ID`  
可见,参数被正确的选择了。 ,@zw  
kR8,E6Up  
xO4""/ n  
oE,TA2  
1So`]N4  
八. 中期总结 "z-tL  
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: rrG}; A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nZEew .T:6  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m;ju@5X  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor R_ )PbFw  
Us%g&MWdpb  
uF[~YJ>  
 +&<k}Mz  
7zowvE?#  
60WlC0Y~u  
九. 简化 fk\]wFj  
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。 ONF x -U]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 mRxeob  
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: ^,`]Q)P^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4hkyq>c}  
  +-*/&|^等 <s$Jj><  
2. 返回引用。 j_z@VT}y  
  =,各种复合赋值等 E,Xl8rC  
3. 返回固定类型。 j rX`_Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) XR$i:kL,,  
4. 原样返回。 =o'g5Be<F  
  operator, XQ8q)B=  
5. 返回解引用的类型。 *aGJ$ P0  
  operator*(单目) C(M?$s`  
6. 返回地址。 1E0!?kRK  
  operator&(单目) 3jHE,5m  
7. 下表访问返回类型。 7W>(T8K X\  
  operator[] Qm_;o(  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值  } #&L  
  operator<<和operator>> g@Rs.Zq  
7JBr{3;eS  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 v<mSd2B*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: :`uu[^  
Emw]`  
template < typename Left > d<w]>T5VW  
struct value_return ?6h~P:n.  
  { n3$u9!|P  
template < typename T > d ]jF0Wx*  
  struct result_1 3EE_"}H>  
  { t[MM=6|Wb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "6v_<t`q"  
} ; n$E$@  
w}e_ 17A  
template < typename T1, typename T2 > Q% ^_<u  
  struct result_2 Hoi~(Vc.  
  { K#VGG,h7Y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; MeAY\V%G=o  
} ; nQ{~D5y,,  
} ; ^AERGB\36  
.kJu17!  
>;%LW} %  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait J|VDZ# c7  
Y' 5X4Ks|  
下面我们来剥离functor中的operator() >~tx8aI{  
首先operator里面的代码全是下面的形式: n'%cO]nSx  
dV-6l6  
return l(t) op r(t) ,bP8"|e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {XwDvLZ  
return op l(t) ({D>(xN   
return op l(t1, t2) 6P)DM  
return l(t) op ,k(B>O~o  
return l(t1, t2) op fUZCP*7>  
return l(t)[r(t)] (0rcLNk{|  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 8G3.bi'q   
)}Cf6 m}  
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: lI@Z)~  
单目: return f(l(t), r(t)); '$5d6?BC`3  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }g:'K  
双目: return f(l(t)); ?[%.4i;-h  
return f(l(t1, t2)); v9(N}hoP  
下面就是f的实现,以operator/为例 ,uO_C(G/i  
] v:"    
struct meta_divide ezri9\Ju  
  { fuWAw^&  
template < typename T1, typename T2 > vFeR)Ox's  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) GH&5m44   
  { *xpPD\{k  
  return t1 / t2; 3} C-Hg+gt  
} I*/:rb  
} ; 1[- `*Ph  
@g*[}`8]y  
这个工作可以让宏来做: q ;_?e_  
++ObsWZ  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @X=sfygk  
template < typename T1, typename T2 > \ R[TaP 7n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ]I]G3 e  
以后可以直接用 CZ%KC$l.5  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) uLNOhgSUf  
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 4w]<1V  
(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。。。) >t.PU.OM  
K <WowU  
=l6W O*  
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 ,'sDauFn  
_ozg=n2(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $_e{Zv[  
class unary_op : public Rettype ]/AU_&  
  { kV3LFPf>0  
    Left l; jaMpi^C  
public : Ok}e|b[D  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} UQWv)  
579 t^"ja~  
template < typename T > O"_QDl<ya  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lmw)Ts>  
      { A{\DzUV9,  
      return FuncType::execute(l(t)); [g{fz3 O6  
    } 4#I=n~8a  
{}=5uU2Tu  
    template < typename T1, typename T2 > ^9YS dFH/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^PMA"!n8  
      { 8v)HTD/C  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); >xH?`I7;f  
    } y5VohVa`  
} ; oeI[x  
^}:0\;|N  
{7v|\6@e3  
同样还可以申明一个binary_op zB\ 8<97 C  
RusiCo!r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D>`{f4Y  
class binary_op : public Rettype f<R 3ND)  
  { b>d]= u  
    Left l; Dhk$e  
Right r; [~;wCW,1  
public : j-qg{oIJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} cvx"XxE,  
ZT,au SX  
template < typename T > Cn.dv-  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Upm#:i|"  
      { "g(q)u >  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); PI8ag  
    } b0tbS[j  
YYvX@f  
    template < typename T1, typename T2 > CM `Q((  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kpk ^Uw%f  
      { ':utU1dL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U<'$ \ P  
    } 9yLPh/!Ob  
} ; ?pA_/wwp  
e`5:46k|  
m5hu;>gt  
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 EAF\ 7J*  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z,VXH ?.Zo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 77 ?TRC  
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。 sr~VvciIy  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `2xt%kC  
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。。。 z3w;W{2Q;V  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;]rj Kc=  
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) !=+;9Ry$z  
下面是修改过的unary_op Q0xQx z  
Z(J 1A x  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 8"u.GL.  
class unary_op ?w)A`G_  
  { i_I`  
Left l; ]!@!qp@  
  J.0&gP V  
public : TJ,?C$3  
F[fs^Q6S$  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kke _?/fT  
V7+/|P_  
template < typename T > 'qeUI}[  
  struct result_1 u#->?  
  { ![Vrbe P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2J` LZS  
} ; 2[KHmdgtB  
sr:hR Q27  
template < typename T1, typename T2 > \ow(4O#  
  struct result_2 q?f-h<yRQ  
  { -BsZw. 7P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Mv7tK l  
} ;  ~"h V-3U  
O:dUzZR['  
template < typename T1, typename T2 > 7[}WvfN8#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zaE!=-U  
  { o K&G  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); a$LoQ<f_  
} TQ5kT?/{  
5%DHF-W)  
template < typename T > Q%t _Epe  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wJ7Fnj>u%  
  { ASNo6dP 7  
  return OpClass::execute(lt(t)); >DW%i\k1V~  
} li~=85 J  
[,|4%Y  
} ; F+V[`w*k  
"2I{T  
#Vm)wH3  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug R7x*/?  
好啦,现在才真正完美了。 _cbXzSYq&  
现在在picker里面就可以这么添加了: D6EqJ,~  
AgdU@&^  
template < typename Right > /NVyzM51V  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const zG&yu0;D6  
  { u 0 K1n_  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); QW%xwV?8  
} QX9['B<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6 %T_;"hb  
-"xC\R  
-}Rh+n`  
_%aT3C}k  
H]Gj$P=k  
十. bind hud'@O"R+  
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。 ,9 .NMFn  
先来分析一下一段例子 SN#N$] y5s  
G<t _=j/r  
"04:1J`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Aac7k m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 x2g=%K=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 NbUibxJ  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 eZ(o_  
我们来写个简单的。 {.UK{nA?sm  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;S+"z;$m  
对于函数对象类的版本: m9aP]I3g]\  
.r-kH&)"GU  
template < typename Func > }cg 1CT5  
struct functor_trait Zb~G&. 2g  
  { V}4u1oG  
typedef typename Func::result_type result_type; g^:7mG6C  
} ; Zor Q2>  
对于无参数函数的版本: !(N,tZ  
!]!9 $6n  
template < typename Ret > jL~. =QD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 8;Df/ %  
  { hx@E,  
typedef Ret result_type; W-vEh  
} ; X""}]@B9z  
对于单参数函数的版本: 6^nxw>-   
4n.EA,:g:(  
template < typename Ret, typename V1 > L4Si0 K  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |C\XU5}  
  { QWK\6  
typedef Ret result_type; }h\]0'S~J~  
} ; 4&E &{<;  
对于双参数函数的版本: rE.z.r"O  
2iWxx:e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > g0RfvR  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Il<ezD{  
  { \J{ %xW>  
typedef Ret result_type; yrR,7v J  
} ; +RD{<~i  
等等。。。 /909ED+)>9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P Z+Rz1x  
G~Fjla\?Q  
template < typename Func > @X#e  
struct func_return ~g;lVj,N'  
  { 0S>U_#-  
template < typename T > X!0m,  
  struct result_1 D-\z'gS  
  { " G0HsXi  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^g n7DiIPH  
} ; M'ZA(LVp  
%ZZW p%uf  
template < typename T1, typename T2 > k+Ay^i}s.  
  struct result_2 +?bOGUik  
  { VXu1Y xY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >J@hqW  
} ; K#'{Ko  
} ; 8'Bik  
{;Y2O.lV  
OW8"7*irT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [+4--#&{  
OYNPZRu  
template < typename Func, typename aPicker > 0p ZX_L'  
class binder_1 lnRbvulH  
  { :jljM(\  
Func fn; z8n]6FDiE  
aPicker pk; E.OL_\  
public : n/-d56  
KdkZ-.  
template < typename T > )I9Wa*I  
  struct result_1 x-ShY&k  
  { s4Z5t$0|  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; -<WQ>mrB&  
} ; !3#*hL1fy  
'-m )fWf  
template < typename T1, typename T2 > iKuSk~  
  struct result_2 ?W4IAbT\G  
  { [#6Eax,j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ^H UNq[sQ  
} ; E;^~}  
<eG8xC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} tV,Y38e  
`O|PP3S  
template < typename T > (E(kw="  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Upkw.`D`  
  { N_"mC^Vx  
  return fn(pk(t)); , H_Cn1l  
} 1]vrpJw  
template < typename T1, typename T2 > uyITUvPg[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !`%3?}mv,  
  { VXtW{*{"  
  return fn(pk(t1, t2)); Iz<}>J B  
} i@}/KT  
} ; U[UjL)U  
W{2(fb  
Q>}*l|Ci  
一目了然不是么? I`e |[k2  
最后实现bind J 4EG  
+iYy^oXxw  
7+vyN^XJ"5  
template < typename Func, typename aPicker > i-4pdK u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Dpa PRA)x  
  { REvY`   
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); qm1;^j&y  
} lIj2w;$v  
2|n~5\K|t  
2个以上参数的bind可以同理实现。 0*KU"JcXd  
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。 [LJ1wBMw  
T};fy+iq  
十一. phoenix E#=slj @  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: r!vSYgee  
`kd P)lI `  
for_each(v.begin(), v.end(), 3tlA! e  
( ."m2/Ks7  
do_ hDJ84$eVZ  
[ E%vG#  
  cout << _1 <<   " , " <|'C|J_!  
] <e 'S'  
.while_( -- _1), j7|r^  
cout << var( " \n " ) ;nbUbRb  
) yF}l.>7D  
); hC[MYAaF  
aa1^cw 5}  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 420cJ{;A  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor dfBTx6/F  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ]#N~r&hmQ  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _f8<t=R  
v]tbs)x;h  
QDg\GA8|  
template < typename Cond, typename Actor > vq~btc.p{&  
class do_while k%?fy  
  { \i-HECc"U  
Cond cd; (@H'7,  
Actor act; )h0F'MzW  
public : pbe" w=<  
template < typename T > 'W/E*O6BY  
  struct result_1 IZV D.1  
  { .OHjn|  
  typedef int result_type; }l/ !thzC  
} ; h4 s!VK1X  
ZCZYgf@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} mRT`'fxK  
R30{/KK  
template < typename T > m 4Vh R_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (q!tI* }  
  { |7V:~MTkk&  
  do Xx~XW ^lsh  
    { NX^%a1D!  
  act(t); OYEL`!Q  
  } VQ/<MY C  
  while (cd(t)); =8?gx$r2  
  return   0 ; FL+^r6DQ  
} ]:m}nJ_  
} ; :66xrw  
_ FcfNF  
{"dU?/d  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E.$1CGd+  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 &>I4-D[  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 777N0,o(  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /XG4O  
下面就是产生这个functor的类: iD)R*vnAi  
^@'LF T)  
e 'I13)  
template < typename Actor > jjgjeY  
class do_while_actor >W= 0N (  
  { 6e6~82t8/  
Actor act; Q Fv"!Ql  
public : oGi;S="I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 8m0GxgS  
F)mlCGv:R  
template < typename Cond > X0Q};,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _ 13M  
} ; URbu=U  
oe$Y=`  
^Tbw#x]2  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ssv4#8p3  
最后,是那个do_ 6>! ;g'k  
ho#]i$b}f2  
MXWCYi  
class do_while_invoker ;Jex#+H(:D  
  { V&x6ru#  
public : K4Mv\!Q<8  
template < typename Actor > ~ l~ai>/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L3^WI( 8m  
  { t =ErJ  
  return do_while_actor < Actor > (act); LEoL6ga  
} N`7) 88>w  
} do_; FpjpsD~ Qu  
**L. !/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? S&jZYq**  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 2<jbNnj  
最后来说说怎么处理break和continue KXEDpr  
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。 ~U+SK4SK:o  
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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