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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ~:km]?lz0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 76.{0 c  
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, +h_ !0dG  
U:F/ iXz  
4.RG4Jq  
~XeFOM q  
  class filler a}SdW  
  { PA w-6;  
public : _7DkS}NJs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (z$r:p  
} ; ~ d^<_R  
;6 +}z~  
.Wi{lt  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 20rkKFk*  
{G*A.$-d  
ceGa([#!\_  
PCnQ_A-Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); PM":Vd/  
a{Esw`  
;IK[Y{W/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Jx#k,Z4  
. |*f!w}5  
7m#[!%D  
7j7e61 Ax  
二. 战前分析 $(Ugtimdv  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 qNyzU@  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 7kKy\W  
L}#0I+Ml7  
0N=X74  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); u9=SpgB#  
  /* --------------------------------------------- */ f`>/ H!<2  
vector < int *> vp( 10 ); "!K'A7.^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); LflFe@2  
/* --------------------------------------------- */ <\zCpkZ'B  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); D}3XFuZs_  
/* --------------------------------------------- */ y$hp@m'@C  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); midsnG+jnf  
  /* --------------------------------------------- */ fx8EB8A7K7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QCPID:  
/* --------------------------------------------- */ bN^O }[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ENh!N4vbO  
9t@:4O  
~](fFa{  
OPBt$Ki  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^% Q|s#w.  
1._1, _2是什么? B~'MBBD"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 *b}>cn)<v  
2._1 = 1是在做什么? (yo;NKq,@  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 dMx4ykrR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 4;`Bj:.  
j\RpO'+}  
M9!AIHq4  
三. 动工 *sQcg8{^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _B2V "p  
JFL>nH0mk.  
Wl^R8w#Z$  
T2 ?HRx  
template < typename T > E99CmG|"  
class assignment ^5=UK7e5KY  
  { sM1RU  
T value; $V6^G*Q  
public : *s}|Hy  
assignment( const T & v) : value(v) {} weMww,:^[  
template < typename T2 > ?j7vZ}iRi  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K7I&sS^x  
} ; 04!(okubyp  
;evCW$G=  
0e["]Tlnm  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mxSKG> O  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ! 0/z>#b  
!~<siy  
*0Gz)'  
i54md$Q^  
  class holder ^C&+ ~+  
  { p<WFqLe(":  
public : 7=4A;Ybq  
template < typename T > FDFH,J`_  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RaSz>-3d  
  { e2$]g>  
  return assignment < T > (t); :<#`_K~'  
} gM;}#>6  
} ; ~$O1`IT  
09M;}4ev&7  
SN+ S6  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: Jeqxspn T  
@E`?<|B}  
  static holder _1; -jg (GGJ  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MQ][mMM;w  
j&6 jRX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &;H{cv`  
而不用手动写一个函数对象。 j_?cpm{~ml  
FgA//)1  
&A!KJ.  
BH0!6Oq  
四. 问题分析 F>|9 52  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 {F*N=pSq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ;Hm'6TR!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  Kn+=lCk  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b`cYpcs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 \9)[ #Ld  
Mj0Cat=  
五. 问题1:一致性 p}]q d4j  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| MBk"KF  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #`GbHxd  
VmQh$&h  
struct holder @kngI7=E  
  { jeN1eM8 WI  
  // B{, Bno  
  template < typename T > &J"YsY  
T &   operator ()( const T & r) const h\ ,5/ )Y  
  { %/0gWG  
  return (T & )r; 2]jPv0u  
} mp `PE=  
} ; O{KB0"s>i  
<Mgf]v.QS  
这样的话assignment也必须相应改动: ~] =?b)B  
( (3t:  
template < typename Left, typename Right > [h}K$q  
class assignment vW.%[]  
  { Oo%!>!Lt,  
Left l; 3 %(Y$8U  
Right r; EHf)^]Z  
public : rFag@Z"["  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #!!AbuhzK{  
template < typename T2 > K, (65>86;  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 993d/z|DX  
} ; Y4~vC[$ x'  
i|2$8G3  
同时,holder的operator=也需要改动: \3NS>v[1  
FuP}Kec  
template < typename T > m% bE-#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #0MK(Ut/  
  { `6 Y33bQ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *M!kA65'  
} `ENP=kL(+  
./maY1>T  
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。 lC9S\s  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 I{n;4?  
jW5iqU"{*  
return l(rhs) = r; p?myuNd[  
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。 q@Kk\m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 0M!0JJy#*  
>a]t<  
template < typename Tp > QaMDGD  
class constant_t eOrYa3hQ  
  { QP\yaPE  
  const Tp t; \.>.c g  
public : g37q/nEv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ;/Q6 i  
template < typename T > \RE c8nsLy  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^pcRW44K  
  { 9y+[o  
  return t; NiTJ}1 l  
} S[U/qO)m  
} ; npj/7nZj  
>~&(P_<b  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 EhXiv#CZ  
下面就可以修改holder的operator=了 e{t=>vry  
nYov>x]  
template < typename T > [ _%,6e+  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const b7'F|h^  
  { 3i(Jon/p  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uu3M{*}  
} i`~~+6`J  
>-<F)  
同时也要修改assignment的operator() Yq0# #__  
$xcv>  
template < typename T2 > !QTPWA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } $I(}r3r  
现在代码看起来就很一致了。 7)PJ:4IqS  
1 ;Ju]  
六. 问题2:链式操作 @ KJV1t`  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ?>)yKa#U  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 /| f[us-w  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 lM&UFEl-\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ?waebuj>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ]^ !}*  
U?EG6t  
template < typename T > (fd[P|G_]  
struct result_1 PSEWL6=]N  
  { ?360SQ<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w -dI<s  
} ; .D3`'K3t{[  
^N{X "  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: \P@S"QO  
]-EN/V  
template < typename T > _Y7:!-n}   
struct   ref \4@a  
  { !OQuEJR  
typedef T & reference; EOQaY  
} ; +I.v!P!^  
template < typename T > Fo LDMx(  
struct   ref < T &> R_9 o!s TZ  
  { =SL^>HS.fo  
typedef T & reference; LT& /0  
} ; Re\o v x9  
}6@%((9E 2  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: W+/2c4$F3  
 h.D^1  
template < typename T > r"[L0Cbb  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const fU` T\  
  { YR8QO-7 .)  
  return l(t) = r(t); pLJeajv)z  
} |DGCdB|`G  
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。 :W%4*-FP  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 7H?! RYrx  
_0*=u$~R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 ,L~snR'w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: >E~~7Yal  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aLHrl6"  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oo'iwq-\  
最后的布局是: |} 9GHjG  
                Add VHj*aBHB  
              /   \ kw;wlFU;  
            Divide   5 +ruj  
            /   \ v<`$bvv?  
          _1     3 Pd,!&  
似乎一切都解决了?不。 $4: ~* IQ  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 XC2Q*Z  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 65t[vi*C  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Ul9b.`6  
MKe *f%  
template < typename Right > I'P.K| "R  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const P1e5uJkd  
Right & rt) const ~"\P~cg0J  
  { .;j"+Ef   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); y "<JE<X  
} }Uq/kei^P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ![j(o!6&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |:}L<9Sq  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 0x6@{0  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 }:"R-s  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 *eMLbU7  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? /T{mS7EpYc  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: sbpu qOL  
,qYf#fU#7  
template < class Action > ={OCa1  
class picker : public Action KM EXT$p  
  { gMCy$+?  
public : a3*.,%d  
picker( const Action & act) : Action(act) {} i /C'0  
  // all the operator overloaded :> x:(K  
} ; S [ i$e  
40rZ~!}  
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。 "_ Zh5 g  
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: 5,Qy/t}K  
p~ mN2x]  
template < typename Right > :0{AP_tvcC  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0;'j!`l9  
  { ))$ CEh"X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *?s/Ho &'  
} *-+C<2"  
j`Tm\!q  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > OrzM hQaf  
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。 r';Hxa '  
I<IC-k"Y  
template < typename T >   struct picker_maker |:{g?4Mi  
  { hLCsQYNDU  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9$8X> T^   
} ; $]xE$dzJ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > "Fo  
  { 6_x}.bkIx=  
typedef picker < T > result; 3{I=.mUUm  
} ; ^"PfDTyA  
:A,O(   
下面总的结构就有了: T,A!5V>cX  
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。 5R& x{jf$  
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。 |)~Ex 9%ev  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 wbn^R'  
至此链式操作完美实现。 ?]759,Q3L  
;B,nzx(L  
$gXkx D  
七. 问题3 `4se7{'UK`  
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。 8Ix -i  
tuX =o  
template < typename T1, typename T2 > `" i^'VL,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const z&\Il#'\m+  
  { uv?8V@x2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); YWybPD4\(  
}  >cC Gx  
!k4 }v'=  
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: AEiWL.*.  
SjFF=ib  
template < typename T1, typename T2 > qQwJJjf  
struct result_2 y^5T/M  
  { 6tDg3`w>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8ct+?-3g  
} ; eV@4VxaZ  
`M towXj  
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? g| _HcaW  
这个差事就留给了holder自己。 z0EjIYI[N  
    9[6G8;<D&  
r_{)?B  
template < int Order > WK/b=p|#o  
class holder; 7*R{u*/e  
template <> DKe6?PG  
class holder < 1 > &\CJg'D:m  
  { TsoCW]h  
public : z_5rAlnwT.  
template < typename T > kxt\{iy4  
  struct result_1 ]Om'naD  
  { ahK?]:&QO  
  typedef T & result; BYhmJC|  
} ; -6.i\ B  
template < typename T1, typename T2 > N` @W%  
  struct result_2 =*@MQ  
  { $%N;d>[U,  
  typedef T1 & result; 3sd{AkD^  
} ; 9Ba%=  
template < typename T > JNU"5sB  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [,.[gWA  
  { a>-}\GXTA  
  return (T & )r; n23%[#,r  
} ^K1~eb*K  
template < typename T1, typename T2 > : HQ8M*o  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C}dKbs^g|  
  { _stI?fz*4k  
  return (T1 & )r1; B]+7 JB  
} s8`}x_k=  
} ; lq78gOg{  
]{q- Y<{"  
template <> Y^*Lh/:h  
class holder < 2 > A&X  
  { %OezaNOtm  
public : duZ|mT8Q==  
template < typename T > y\r^\ S9%  
  struct result_1 wR 5\^[GN  
  { .b!OZ  
  typedef T & result; j\i;'t}8g  
} ; ox i a}  
template < typename T1, typename T2 > gNMKGf\Y  
  struct result_2 ^?sSsH z  
  { -52 @%uB  
  typedef T2 & result; *o:B oP=S  
} ; E-BOIy,  
template < typename T > MX4 :e>dtd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k'WS"<-  
  { d=xI   
  return (T & )r; |ec(z  
} qY*%p  
template < typename T1, typename T2 > T_5*iwI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~#IWM+I  
  { "Gi+zkVm  
  return (T2 & )r2; |g: '')>[  
} X-*KQ+ ?  
} ; {Kq*5Aq8  
mTrI""Jsu;  
=DmPPl{  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 (IO \+  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: L XTipWKz  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: V)WIfRs  
b7>-aem@I  
return l(i, j) = r(i, j); )Ta]6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) YKs^%GO+  
\pBYWf  
  return ( int & )i; @@&@}IQcR1  
  return ( int & )j; /jK17}j  
最后执行i = j; it/C y\f  
可见,参数被正确的选择了。 ]XpU'/h>q;  
}R(0[0NQe-  
~]6Oz;~<3  
0IT20.~  
Ca`/t8=  
八. 中期总结 |2+F I<v4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: {=pP`HD0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 z</XnN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N~Sue  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V;[ __w  
mTb2d?NS  
w'5dk3$"  
Zo}\gg3  
.LGkr@P  
fd,}YAiX  
九. 简化 6f5sIg  
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。 =5s~$C  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 D/!eov4"  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Js^r]=\F'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @Z=y'yc'y.  
  +-*/&|^等 -6 7f33  
2. 返回引用。 v0H>iKh7  
  =,各种复合赋值等 1VPN#Q!  
3. 返回固定类型。 Tg{dIh.Q~O  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n )wpxR  
4. 原样返回。 #IL~0t  
  operator, 4%c7#AX[T  
5. 返回解引用的类型。 B9;,A;E};  
  operator*(单目) _+ R_ms  
6. 返回地址。 ek0;8Ds9  
  operator&(单目) x/jN& ;"/  
7. 下表访问返回类型。 AIRVvW~($  
  operator[] zvQ^f@lq2  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Sj]T{3mi  
  operator<<和operator>> MIua\:xT  
R(7X}*@X  
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。 !~$YD*" S  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Ik@Q@ T"  
gYH:EuY,  
template < typename Left > vI:bl~  
struct value_return =-1^K  
  { 5sV/N] !  
template < typename T > ][>M<J  
  struct result_1 &|&YRHv  
  { q%=7<( w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; "`1of8$X7  
} ; W) Kpnb7  
#9W5  
template < typename T1, typename T2 > nF!_q;+Vp  
  struct result_2 W<Vzd4hR  
  { w]+BBGYQKb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ?` ZGM  
} ; {$QF*j  
} ; hz~CW-47  
5+Zx-oWq_  
EuimZW\V  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait &0<R:K?>N  
7yCx !P;  
下面我们来剥离functor中的operator() 9|kEq>d  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p6eDd"Y  
c402pj  
return l(t) op r(t) G~$M"@Q7N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nY5n%>8  
return op l(t) DGuUI}|)  
return op l(t1, t2) ~PS2[5yo  
return l(t) op Uub%s`O  
return l(t1, t2) op g J[q {b  
return l(t)[r(t)] 'r?HL;,q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MFdFZkpiV  
eJ)KE5%n#  
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: 9Nbg@5(  
单目: return f(l(t), r(t)); TAXkfj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |9i/)LRXe  
双目: return f(l(t)); Z_4H2HseL  
return f(l(t1, t2)); uRq#pYn@  
下面就是f的实现,以operator/为例 0 c'2rx  
s? \9i6  
struct meta_divide fOjt` ~ToI  
  { d\<aJOi+-  
template < typename T1, typename T2 > #/sE{jm  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 17[t_T&Ak9  
  { [Jh))DIx  
  return t1 / t2; >fzzrD}]  
} kFZu/HRI  
} ; >zx50e)  
CH_Dat >  
这个工作可以让宏来做: h*X%:UbW  
. eag84_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ eRqexqO!  
template < typename T1, typename T2 > \ ,["|wqM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d~1"{WPSn  
以后可以直接用 _(s|Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) {4jSj0W  
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 {c EK z\RX  
(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。。。) %m\G'hY2  
LVcy.kU@]  
9C'+~<l  
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 r L|BkN  
mt6uW+t/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cW|Zgz8vv  
class unary_op : public Rettype #Uk6Fmu ]  
  { .+~kJ0~Y  
    Left l; 7)It1i-  
public : &\D<n; 3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Sw9mrhzJfe  
8P y_Y>  
template < typename T > DdZ_2B2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `YU:kj<6  
      { &#\7w85$  
      return FuncType::execute(l(t)); nsw8[pk  
    } i2R]lE8  
UU~;B  
    template < typename T1, typename T2 > K~~*M?.Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H.G^!0j;  
      { ia.B@u1/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); [&}<! :9'  
    } yT9RNo/w  
} ; u2m{Yx|  
w I 7  
,7nb;$]  
同样还可以申明一个binary_op <+JFal  
0J,d9a [1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  G/;aZ  
class binary_op : public Rettype zgOwSg8  
  { b0CaoSWo  
    Left l; u^.k"46hn  
Right r; <T~fh>a  
public : RpXGgw  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &XTd[_VW!  
8}b[Q/h!  
template < typename T > ~=]@], {  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k  5kX  
      { mztq7[&-  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3\~fe/z'I  
    } 3T^dgWXEG  
>N"PLSY1  
    template < typename T1, typename T2 > MBrVh6z>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F&j|Y>m  
      { p" W0$t.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); z`{zqP:  
    } l]=$<  
} ; EF{'J8AQ  
<g1hdF0  
7027@M?A?  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `5jB|r/  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~g|0uO}.  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) B{7/A[$%C  
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。 5Jd {Ev  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! AS^$1i:  
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。。。 /3%xQK>%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ~4gKA D  
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) zC;lfy{f=  
下面是修改过的unary_op e[o ;l  
m|gd9m $,?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lD=j/    
class unary_op `r$WInsDu  
  { q)y8Bv|  
Left l; mV]g5>Q\  
  7}85o J  
public : J~`%Nj5>  
$F$R4?_  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} UeeV+xU  
}r<^]Q*&p  
template < typename T > [,X,2  
  struct result_1 !9OgA  
  { ()JDjzQT  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; k}qiIMdI  
} ; QP0X8%+p  
HaUo+,=  
template < typename T1, typename T2 > % E_{L  
  struct result_2 @y&,e,3!  
  { =x]dP.  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rs+37   
} ; 1D DOUV  
eZ$1|Sj]j  
template < typename T1, typename T2 > {-qTU6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k= 1+mG  
  { Jtk(yp{Zz  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [p<[83' ]  
} ~]+  jn  
N'.+ezZ;h  
template < typename T > |:BYOxAYZ8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j"8N)la  
  { izo $0  
  return OpClass::execute(lt(t)); jo#F&  
} 9F!&y-  
~[6|VpGc:  
} ; |/Z)?  
p8J"%Jq}  
8"^TWzg}L  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug c17==S  
好啦,现在才真正完美了。 w+P^c|  
现在在picker里面就可以这么添加了: yBKlp08J  
`vBa.)u  
template < typename Right > IbwRb  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pSUp"wch  
  { ZK*aVYnu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); y$NG..S  
} 4tTJE<y  
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。 x*)O<K  
N Q=YTRU  
Dw,f~D$+ic  
k JFHUR  
c>.Xc[H  
十. bind Lcm!e  
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。 BT0hx!Ti  
先来分析一下一段例子 Gjr2]t;E  
!~v>&bCG>9  
(P8oXb+%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &i RX-)^u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Wno5B/V  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \ } f*   
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。 xc?<:h"  
我们来写个简单的。 rfpxE>_|G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: E 3.s8}}  
对于函数对象类的版本: 2_v>8B  
=Y[Ae7e  
template < typename Func > LcF3P 4  
struct functor_trait :LG%8Z{R  
  { !CKUkoX  
typedef typename Func::result_type result_type; h65j,v6B  
} ; rg.if"o  
对于无参数函数的版本: H)tDfk sq\  
N3) v,S-  
template < typename Ret > ~G:7*:[b  
struct functor_trait < Ret ( * )() > cw{[B%vw  
  { "-%H</  
typedef Ret result_type; v^'~-^s  
} ; iSHl_/I<  
对于单参数函数的版本: nrBitu,  
!f 6  
template < typename Ret, typename V1 > :DJ@HY  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w4a7c  
  { 5;Xrf=  
typedef Ret result_type; ;"z>p25=T  
} ; wt;aO_l  
对于双参数函数的版本: xkovoTzV  
F eLP!oS>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > V ;jz0B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > /G;yxdb  
  { >Z% `&D~u  
typedef Ret result_type; !)34tu2  
} ; ZbUf|#GTB  
等等。。。 K-3 _4As  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ri ~2t3gg  
M-Bw9`#Jw  
template < typename Func > ev $eM  
struct func_return 5>Q)8` @E  
  { u7d]%<~'$F  
template < typename T > {,=,0NQKn  
  struct result_1 `>Cx!sYhV  
  { >^&+,*tsS4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; r8rR_ M{P  
} ; oV`sCr5%  
T!bu}KO  
template < typename T1, typename T2 > se[};t:  
  struct result_2 m@ YL Z  
  { Ay]5GA!W+  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "RLb wm~  
} ; -w B AFr  
} ; o*_D  
{QID@  
nKdLhCN'=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Q1z04m1_y[  
yhaYlYv[_3  
template < typename Func, typename aPicker > c+=&5=i[3  
class binder_1 j7&l&)5  
  { {Y Ymt!Ic  
Func fn; +zsya4r  
aPicker pk; $]FWpr%)  
public : n9fk{"y'G  
MXb(Z9)]kw  
template < typename T > |k+^D:  
  struct result_1 pC6_ jIZ  
  { /V&Y@j  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; o9i\[Ul  
} ; GSp1,E2J  
e 3K  
template < typename T1, typename T2 > 8T4J^6  
  struct result_2 iweP3u##  
  { 7 <xxOY>y  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |Bp?"8%*l  
} ; /!hW6u5  
$Tg$FfD6&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;QYK {3R?  
q)*0G*  
template < typename T > #=rR[:M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |{ k B`  
  { q`P:PRgM  
  return fn(pk(t)); `f'P  
} <mN3:G  
template < typename T1, typename T2 > iX=*qiVX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ,P}c92;  
  { L6m'u6:1{  
  return fn(pk(t1, t2)); Nu'rn*Y_  
} Q*he%@w  
} ; |NI0zd  
?@_dx=su  
rfjQx]3pB  
一目了然不是么? O%r<I*T^r  
最后实现bind >KE(%9y~  
LdOB[W  
Dng^4VRd  
template < typename Func, typename aPicker > >qE$:V "_5  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) GOt@x9%  
  { /?sV\shy  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [# :k3aFz  
} mIyaoIE|$  
F<$&G'% H  
2个以上参数的bind可以同理实现。 am}zOr\  
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}X_I  
>97N $  
十一. phoenix =["GnL*!0  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: [Mi~4b  
{T.VB~C  
for_each(v.begin(), v.end(), yC[}gHv  
( %9j]N$.V  
do_ C.@TX  
[ G.Q+"+* ^  
  cout << _1 <<   " , " 8PQt8G.  
] M-NR!?9  
.while_( -- _1), jAu/] HZx  
cout << var( " \n " ) c&Dy{B!  
) ps2C8;zT  
); \m<*3eS  
IY'S<)vOY  
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: rZLMY M  
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 }sFHb[I &  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 IoC,\$s,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: [K5afnq`  
B-RaAiE@  
e*tOXXY1  
template < typename Cond, typename Actor > r <U }lK  
class do_while MStaP;|  
  { ek9%Xk8  
Cond cd; e.N#+  
Actor act; BsJClKp/  
public : D3]_AS&\  
template < typename T > W|:WAxJ*d  
  struct result_1 QZX+E   
  { WDcjj1`l  
  typedef int result_type; ~Y{K ^:wN^  
} ; ~%]+5^Ka]  
O_ ~\$b  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ){v nmJJ%  
-{dw Ll_  
template < typename T > 7*sB"_U2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Qi9SN00F.  
  { RW'QU`N[Y  
  do >1YJETysO  
    { JH 8^ZP:d'  
  act(t); r;-\z(h  
  } @ Fu|et  
  while (cd(t)); #(%6urd  
  return   0 ; jN'zNOV~  
} ~!I \{(  
} ; Z',pQ{rD  
y&UsSS  
7Xa Ri@uG  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7z}NI,R}1  
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。 .mMM]*e[0  
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。 bFcI\Q{4  
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。 !(/dbHB  
下面就是产生这个functor的类: \Q]7Hw<  
N*eZ4s'  
DUaj]V{_^  
template < typename Actor > L9T|*?||  
class do_while_actor _s^sZ{'2_  
  { 'h$1vT  
Actor act; T5ol2  
public : 4v;/"4)'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7v{Dwg  
>y5~:L  
template < typename Cond > ct`89~"  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; jVr:O `  
} ; =m UtBD.;  
A," u~6Bn  
cY5h6+_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $. Ih-  
最后,是那个do_ eKt~pzXwm  
 [5H#ay  
m}rUc29cS,  
class do_while_invoker rAgb<D@,H  
  { 6]M(ElV1H  
public : X4gs{kx}|  
template < typename Actor > +5voAx!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const L:7%Wdyh  
  { 3{CXIS  
  return do_while_actor < Actor > (act); p~qdkA<  
} MFRM M%`  
} do_;  3= PRe  
H8X{!/,^  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? WOh?/F[@u  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J%{>I   
最后来说说怎么处理break和continue /@:I\&{f'9  
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。 (m13 ong  
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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