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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n6AN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VT>TmfN(I  
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, /l.:GH36f  
SB1j$6]OR7  
AN193o   
)FLDCer  
  class filler x*`S>_j27=  
  { &Hz{   
public : BZJ\tPSR  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} _v/w ,z  
} ; w\V1pu^6@  
Uu_g_b:z  
0H$6_YX4 A  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决:  3o_)x  
RB\ Hl  
WdWMZh  
%rFR:w`{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); jF$bCbAUce  
.j et0w  
Q,ez AE  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 }l>\D~:M  
8ln{!,j;  
G_m$?0\  
7`s* {  
二. 战前分析 /b1+ ^|_  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 5VS};&f  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 }}Zwdpo  
&6feR#~A  
-(dtAo6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ._E 6?  
  /* --------------------------------------------- */ DX2_} |$!  
vector < int *> vp( 10 ); AX%N:)_$|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lGlh/B%  
/* --------------------------------------------- */ f};RtRo2  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); eS`ZC!W   
/* --------------------------------------------- */ @Ojbu@A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); x/pX?k  
  /* --------------------------------------------- */ "[QQ(]={  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); @3w6 !Sgh  
/* --------------------------------------------- */ A=Y A#0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); k/Z]zZC  
xA'RO-a}h  
HUFm@?  
+F?}<P_v  
看了之后,我们可以思考一些问题: _v#Vf*#  
1._1, _2是什么? }PXtwp13&u  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 4<j7F4  
2._1 = 1是在做什么? 2/iBk'd  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 8I}ATc  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 o5E5s9n  
E5$Fhc   
Q\nIU7:bZ  
三. 动工 ,/ YTW@N  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: c(kYCVc   
4Uk\hgT0  
z',f'3+  
+h)1NX;o1  
template < typename T > \>\_OfY1W  
class assignment Gc=uKQ+\V  
  { Kr'Yz!  
T value; G@3Jw[t  
public : czLY+I;V3  
assignment( const T & v) : value(v) {} |})v, o B  
template < typename T2 > 7<*,O&![|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } DC~1}|B"  
} ; ]i/Bq!d l  
nh]HEG0CZJ  
+w2 `  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 VBtdx`9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 8 KRo<  
NdmwQJ7e"  
1d!TU=*  
(@Kc(>(: Y  
  class holder _7;D0l  
  { cl'wQ1<:   
public : 48,uO !  
template < typename T > #l 6QE=:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const n#5S-z1KNw  
  { -Rwx`=6tV  
  return assignment < T > (t); Db*&'32W  
} $=5kn>[_Z%  
} ; cAn_:^  
< w;49 0g  
25;(`Td 5  
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: !E6Q ED"  
3$9V4v@2  
  static holder _1; }"&Ye  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 X2E=2tXl`7  
8<{i=V*x4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); i}O.,iH  
而不用手动写一个函数对象。 YH&q5W,KX  
NpxgF<G  
zJ_y"bt  
*#1J  
四. 问题分析 /z )Nz2W  
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。 k3T374t1b  
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。 D,()e^o  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 z<_a4 ffR  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]QQeUxi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 89m9iJ=  
;?v&=Z't.  
五. 问题1:一致性 Hb[P|pPT  
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?| V@nZ_.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ('2Z&5  
BZ(DP_}&D  
struct holder MS]Q\g}U  
  { pwRCfR)"X  
  // &(m01  
  template < typename T > *;F:6p4_  
T &   operator ()( const T & r) const HP\5gLVXY  
  { ZFX6 iAxd  
  return (T & )r; iz0:  
} yG;@S8zC  
} ; x.sC015Id  
HM#|&_gV  
这样的话assignment也必须相应改动: h@TP=  
}qR6=J+Dx  
template < typename Left, typename Right > 1B@7#ozWA?  
class assignment tO?-@Qf/9<  
  { '.jYu7   
Left l; &A=c[pc  
Right r; .#Z"Sj  
public : e-%q!F(Bf  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LQR^lD+_=  
template < typename T2 > &Mz]y?k'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 3"sXN)j  
} ; X]o"vx%C  
ErgWsAw-  
同时,holder的operator=也需要改动: Xc4zUEO9  
[NV/*>"j&  
template < typename T > ";/ogFi  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const y.-Kqa~  
  { C;%dZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Xkk 8#Y":  
} 13*S<\  
$R+rB;=a!  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 BO8?{~i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #$]8WSl  
0M?zotv0#  
return l(rhs) = r; Xtloyph  
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。 C=IN "  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fWb+08}C  
FlUO3rc|  
template < typename Tp > SbQ:vAE*ho  
class constant_t 0g~Cdp  
  { GB;_!69I  
  const Tp t; KzJJ@D*4M]  
public : 5m;BL+>YE  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 'Hs*  
template < typename T > ddbQFAQQQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^ 8YBW<9  
  { Az-!X!O*f  
  return t; A8o)^T(vJ  
} -8R SE4)  
} ; ; .b^&h  
+zXcTT[V  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9p1@Lfbj  
下面就可以修改holder的operator=了 kB%.i%9\\  
Z~}9^(qc  
template < typename T > @= =)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zbGZ\pz  
  { f0R+Mz8{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); hztqZ:  
} ((<\VQ,>(  
I*$-[3/  
同时也要修改assignment的operator() C7f*Q[  
{B e9$$W,  
template < typename T2 > jQ7-M4qO/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } TA qX f_  
现在代码看起来就很一致了。 l|iOdKr h  
/0$405  
六. 问题2:链式操作 7%[ YX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 B =7maYeU  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 IGi9YpI&K  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,yvS c  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ZHlHnUo  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct M*C1QQf\N  
<M}O&?N 8x  
template < typename T > k*!iUz{]  
struct result_1 z@V9%xF-3  
  { \=`jo$S  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p )]x,F  
} ; |`s:&<W+kp  
4tx6h<L#s  
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: z#rp8-HUDS  
_OS,zZ0  
template < typename T > ^zS;/%  
struct   ref ZU;jz[}  
  { [hk/Rp7{  
typedef T & reference; pU[yr'D.r  
} ; )qOcx I  
template < typename T > }T AG7U*  
struct   ref < T &> @*- 6DG-f  
  { 3-)}.8F  
typedef T & reference; Cud!JpL  
} ; B@VAXmCaoV  
ll- KK`Ka  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: wO`G_!W9  
N93R(x)%  
template < typename T > ry@p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;DVg[#  
  { a2kAZCQ  
  return l(t) = r(t); N 7Y X  
} 9_e_Ne`i`?  
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。 OdL/%Zp}  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 $bfmsCcHL  
x; -D}#  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 o^//|]H3Y  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: *K@O3n   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 }gB^C3b6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 J#t8xL  
最后的布局是: inZ0iU9dy  
                Add kC6Y?g  
              /   \ v\qyDZVV  
            Divide   5 fwMYEj  
            /   \ YI> xxWA  
          _1     3 U>m{B|H  
似乎一切都解决了?不。 -S&9"=v  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 >!{8)ti  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }9#GJ:x`  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: F:[[@~z  
 >;%QW  
template < typename Right > J$s p6 g>K  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -yg;,nCg  
Right & rt) const NYs<`6P:Y  
  { Bss *-K]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dLwP7#r  
} 7!FiPH~kM  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1/qD5 *`Y  
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。 QZa^Cng~  
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。 R!WDQGR(2  
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。 ,# .12Q!  
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。 <w8H[y"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? ;:ZD<'+N  
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: #N64ZXz_  
/h`gQyGuY  
template < class Action > Eb63O  
class picker : public Action SkVah:cF-  
  { u|u)8;'9(  
public : R\#5;W^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^^tTA^  
  // all the operator overloaded sCQV-%9  
} ; _FS #~z'j  
R%)F9P$o  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 t7xJ "  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |E||e10wR  
u(? U[pe[  
template < typename Right > M 0RA&  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ba ,n/yH  
  { l=S!cj;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Nl%5OBm  
} EGFPv'De  
D;+Y0B  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > R"CF xo  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 rwh 4/h^S  
[C~N#S[]  
template < typename T >   struct picker_maker XbFo#Pwk  
  { Jcs /i  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~HT:BO$  
} ; (I>SqM Y  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -y?ve od#  
  { ~ Hj c?*  
typedef picker < T > result; oblw!)  
} ; mRGr+m  
Y(EF )::  
下面总的结构就有了: VAyAXN~  
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。 HxL uJ  
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。 c5O8,sT  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 H/8u?OC  
至此链式操作完美实现。 {`J!DFfur  
ybv< 1  
Dsv2p~  
七. 问题3 EKsOj&ZiJ  
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。 Y(K`3? A  
78?{;iNv  
template < typename T1, typename T2 > 7M?Sndp$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t 0p  
  { >Apa^Bp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wZ `{ i  
} ('d,Sh  
d+ $:u  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: [E2".F3  
Ze[\y(K!  
template < typename T1, typename T2 > 9j5Z!Vsy  
struct result_2 5,|{|/  
  { v"Ryg]^_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; "tpD ->  
} ; "(';UFa  
#X'su`+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Gs04)KJm<  
这个差事就留给了holder自己。 k<N5*k8M  
    RcO.1@2  
~rAcT6#  
template < int Order > EgzdRB\Cf  
class holder; B LZ<"npn  
template <> I;, n|o  
class holder < 1 > lC d\nE8G  
  { bV#j@MJ~0  
public : %y)hYLOJ  
template < typename T > wp:Zur5Y  
  struct result_1 a785xSUV  
  { wg:\$_Og  
  typedef T & result; 2IkyC`  
} ; 6_tl_O7  
template < typename T1, typename T2 >  8#1o  
  struct result_2 >+:cTQ|q  
  { sdgI ,  
  typedef T1 & result; -Wre4 ^,v  
} ; : 'jVA  
template < typename T > r,L`@A=v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const vP%:\u:{  
  { RyWfoLc  
  return (T & )r; '#QZhz(+  
} !rG-[7K  
template < typename T1, typename T2 > _C'VC#Sy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const t+0/$  
  { n# FkgXP$  
  return (T1 & )r1; xa{.hp?  
} ?dCJv_w  
} ; byZj7q5&Q  
IZd~Am3f  
template <> FEV Ya#S  
class holder < 2 > 0 r;tI"  
  { cf%2A1I2W  
public : hN!{/Gc|  
template < typename T > :e}j$v F  
  struct result_1 eX0 [C0#  
  { .9<euPrz  
  typedef T & result; ZiaFByLy  
} ; C2DAsSw  
template < typename T1, typename T2 > xBqZ: BQ  
  struct result_2 %F:; A  
  { )R"UX:Q>  
  typedef T2 & result; 9*r l7  
} ; ~ D/1U)kt  
template < typename T > ~P*{%=a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |"eC0u  
  { r8o^8.  
  return (T & )r; }0OQm?xh  
} mZjP;6  
template < typename T1, typename T2 > }rWg ']  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SJsbuLxR  
  { J@ 8OU  
  return (T2 & )r2; T?7++mcA  
} |HwEwL+  
} ; ]tmMk7  
Pup%lO`.0  
$3eoZ1q'U-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 NezE]'}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: (/!zHq  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: WkPT6d  
IPt !gSp  
return l(i, j) = r(i, j); w)/~Gn676  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) gMU%.%p2  
Ghar hJ>v  
  return ( int & )i; SPtx_+ Q)S  
  return ( int & )j; vxrqUjK7  
最后执行i = j; 9N6 \Ou~  
可见,参数被正确的选择了。 "@Qg]#]JH  
@r\{iSg&g.  
[|(=15;  
hsYv=Tw3C  
}gd'pgN"t  
八. 中期总结 D|'[[=  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: caV DV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J58S8:c  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Qr?1\H:Lq  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 1*trtb4F  
n`T4P$pt  
:kd]n$]  
*dsI>4%m  
BW"24JhF"  
6S0Gjekr  
九. 简化 4Ofkagg  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 :Vw{ l B  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \=o0MR  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Jw{ duM;]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }eveNPB{5  
  +-*/&|^等 Xx\,<8Xn  
2. 返回引用。 fm q(!  
  =,各种复合赋值等 6-+ wfrN2  
3. 返回固定类型。 bc>&Qj2Z7c  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) d;{k,rP6  
4. 原样返回。 eL{$=Um  
  operator, tjx|;m7  
5. 返回解引用的类型。 jWdZ ]0m  
  operator*(单目) flOXV   
6. 返回地址。 [.&n,.k  
  operator&(单目) UKPr[  
7. 下表访问返回类型。 nwIj?(8x  
  operator[] M0`1o p1  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 )UyJ.!Fly  
  operator<<和operator>> z:1t vG  
M4% 3a j  
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。 _CBMU'V  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vJS}_j]_@  
sd =bw  
template < typename Left > g1(5QWb  
struct value_return U]g9t<jD  
  { vG\ b `  
template < typename T > pWP1$;8   
  struct result_1 z#GSt ZT  
  { @Bn4ZF B@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~ H/ZiBL@  
} ; X8A.ag0Uu  
eC L_c>3!  
template < typename T1, typename T2 > '(g;nU<  
  struct result_2 ixE w!t  
  { -)R =p"-w  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 9}Ge@a<j  
} ; M0OIcMTv  
} ; VN'\c3;  
+;M 5Sp  
\,r* -jr  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Q>cEG"  
kE|x'(x  
下面我们来剥离functor中的operator() Wu(^k25  
首先operator里面的代码全是下面的形式: };<?W){!H  
Wh~,?}laj  
return l(t) op r(t) oK$Krrs0&  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :{B']~Xf  
return op l(t) 0rm(i*Q  
return op l(t1, t2) g,W34*7=Q  
return l(t) op _6'@#DN  
return l(t1, t2) op VJ_fA}U  
return l(t)[r(t)] ck3+A/ !z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ;%^{Zybh  
1&<o3)L:  
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: .GL@`7"  
单目: return f(l(t), r(t)); EuImj#Zl  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); }^j8<  
双目: return f(l(t)); G6G-qqXy6  
return f(l(t1, t2)); 'cQ,;y  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?mSZQF:d@  
foL4s;2  
struct meta_divide 1eEML"  
  { FK94CI  
template < typename T1, typename T2 > 8eYEi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ^S?f"''y3  
  { pU'>!<zGr  
  return t1 / t2; )+=Kh$VbS  
} X%kJ3{  
} ; 78~/1-  
11kyrv  
这个工作可以让宏来做: N:'!0|6?x-  
.kMnq8u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mH4u@aQ}  
template < typename T1, typename T2 > \ DT)] [V^w  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; r>TOJVT&]  
以后可以直接用 uOy/c 8`  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) DuDt'^]  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 d_0(;'  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) \i@R5v=zL  
ZkQ6~cM  
4[MTEBx  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 j(]O$""  
(2M00J-o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > v+`'%E  
class unary_op : public Rettype IYXN}M.=  
  { 3S2Alx!6  
    Left l; aR('u:@jHi  
public : s/s&d pT*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 8"g+ k`PRy  
N:k>V4oE  
template < typename T > m)"(S  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R8eBIJ/@_  
      { 1_v\G   
      return FuncType::execute(l(t)); JX[]u<h?  
    } js"5{w&  
(_>Su QK  
    template < typename T1, typename T2 > JMo r[*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K[0z$T\  
      { i8-Y,&>V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); y Rl   
    } Ol+D"k~<C  
} ; *AGf'+j*z  
/2c(6h  
vt *  
同样还可以申明一个binary_op |UMm>.\'  
3W_7xLA  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > j>:N0:  
class binary_op : public Rettype q>>1?hzA  
  { 3o?eUwI}  
    Left l; j 4=iHnE;  
Right r; Q~svtN  
public : I^![)# FC  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \R]2YY`EP  
"G.X=, V  
template < typename T > ~&qvS  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NW`.7'aWT  
      { Ry]9n.y  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4m91XD  
    } y2s(]# 8  
GWPBP-)0  
    template < typename T1, typename T2 > JJ_ Z{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZCc23UwI  
      { Pvi2j&W84  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); _0'X!1"  
    } Fb%?qaLmCv  
} ; TaHcvjhR  
3.BUWMD  
Q8m%mJz~]  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `pZX!6Wn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 C5I7\9F)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \OFmd!Cz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 fK+E5~vQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! n9={D  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 pInEB6L.P  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 "49dsKIOH  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) h`N2M,  
下面是修改过的unary_op !'F1Ht  
0{bl^#$f  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W7 Iy_>  
class unary_op 2v4K3O60G  
  { IBJNs$  
Left l; 8_HBcZWs  
  qwj7CIc(  
public : Il&7n_ H  
tR'RB@kJ  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 1Xm>nF~  
s<!G2~T  
template < typename T > {O y|c  
  struct result_1 Pm)*zdZ8  
  { )/)u.$pi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; aaY AS"/:  
} ; r.#r!.6 q  
H2: Zda#  
template < typename T1, typename T2 > Tt~[hC h  
  struct result_2 H<i!C|AF  
  { mL`8COA  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; `+\$  
} ; FD 8Lk  
,Owk;MV@  
template < typename T1, typename T2 > #9]2Uixq[  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1%B9xLq  
  { Q2m[XcnX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); e3CFW_p  
} l%GArH`  
|U{~t<BF#  
template < typename T > hjg1By(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zi6J|u  
  { gF)-Ci  
  return OpClass::execute(lt(t)); xk>cdgt  
} f]%S FQ+  
qF bj~ec  
} ; &57~i=A 3  
ms}o[Z@n  
}9\6!GY0  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug (!{*@?S  
好啦,现在才真正完美了。 /fT"WaTEK  
现在在picker里面就可以这么添加了: p!:oT1U  
^ei[1 #  
template < typename Right > gw,K*ph}q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d9TTAaf  
  { V||b%Cb1g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ]h`*w  
} u,8)M' UU  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 }1 qQ7}v  
uNuFD|aQ.  
+?"F=.SZ  
|-S!)iG1V  
Fw-Rv'\  
十. bind nrev!h  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 --l UEo~  
先来分析一下一段例子 t6+W  
eJ45:]_%I@  
u5Z yOZ;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} [UzacXt  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 W3UxFs]$  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 3^wHL:u  
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。 |^5"-3Q  
我们来写个简单的。 MCibYv c[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: qQ)1+^  
对于函数对象类的版本: zL+t&P[\  
$dI mA  
template < typename Func > [5IbR9_  
struct functor_trait oCkG  
  { <v -YMk@  
typedef typename Func::result_type result_type; 9VTAs:0D=  
} ; &':C"_|&r  
对于无参数函数的版本: -V4{tIQY  
MQw}R7  
template < typename Ret > E]n]_{BN]  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !?ZR_=Y%  
  { :X}SuM ?c  
typedef Ret result_type; ? Pi|`W   
} ; cOdRb=?9  
对于单参数函数的版本: U { 0~&  
+jF |8  
template < typename Ret, typename V1 > &'k(v(>n,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > j$_?g!I=gK  
  { `qmwAT  
typedef Ret result_type; ;0m J4G  
} ; M/.M~/ ~  
对于双参数函数的版本: /dg?6XT/  
V#$QKn`;  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > m4OnRZYlw  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;rT/gwg!  
  {  \H>T[  
typedef Ret result_type; 7Dssr [  
} ; V2?{ebx`  
等等。。。 S)zw[m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 6P >Y2xV:  
[Uq`B &F:  
template < typename Func > T2]8w1l&K  
struct func_return 5|eX@?QF58  
  { z6M5 '$\y  
template < typename T > ZG H 7_K  
  struct result_1 p#4*:rpq4  
  { .4E24FB[f?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }*9F`=%F  
} ; 5s^vC2$)  
B0yGr\KJ  
template < typename T1, typename T2 > 1&e8vVN  
  struct result_2 S6bYd`  
  { ~DxuLk6 s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ) C~#W  
} ; c%,ky$'18  
} ; &/^p:I  
L T`T~|pz  
@qcUxu4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -}T7F+  
_Fj\0S"  
template < typename Func, typename aPicker > :n~Mg{j3  
class binder_1 H&*&n}vh5y  
  { >#r0k|3J^J  
Func fn; )ZLj2H<  
aPicker pk; ;9)nG,P3  
public : K($+ILZ  
. &}x[~g  
template < typename T > 3_;=y\F  
  struct result_1 0[ "CP:u  
  { RjP]8tH&  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p[WlcbBwT  
} ; :+9. v  
U"@p3$2QW  
template < typename T1, typename T2 > h8.(Q`tli  
  struct result_2 gJwX  
  { tD}{/`{_t  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ueW/i  
} ; :SN?t  
?en-_'}~a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} gP8}d*W%b  
23=wz%tF  
template < typename T > {Gfsiz6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &u"mFweS  
  { "\9 beK:l  
  return fn(pk(t)); 9P <1/W!  
} #>CWee;  
template < typename T1, typename T2 > vqUYr  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P%[ { 'u  
  { j}@LiH'Q  
  return fn(pk(t1, t2)); ffOV7Dxy  
} gz:US 77  
} ; lYm00v6y  
Yv{$XI7  
{>ghX_m |  
一目了然不是么? ! v%%_sRV  
最后实现bind JsX}PVuL  
bI;u};v  
n;.);  
template < typename Func, typename aPicker > xf:|lQf  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) j3?@p5E(  
  { eY:jVYG(  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T%TO?[cN  
} w0.;86<MV  
]>+ teG:4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (3m^@2i  
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。 cGg ~+R2P  
i Hcy,PBD  
十一. phoenix )\izL]=!t  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #("E) P  
,F|49i.K  
for_each(v.begin(), v.end(), P>] *pD  
( NdI~1kemr  
do_ 0n?^I>j  
[ SQG9m2  
  cout << _1 <<   " , " v?q)E%5j  
] ukee.:{  
.while_( -- _1), YipL_&-  
cout << var( " \n " ) R{Me~L?  
) O 0P4uq  
); 5.U|CL  
W_]onq 6  
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: )f`oCXh  
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 Y)C!N$=@Q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Gd[: &h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: =%crSuP  
~2 J!I^ J  
@$|bMH*1:  
template < typename Cond, typename Actor > Bc?KAK  
class do_while @aWd0e]  
  { mv`ND&  
Cond cd; ]M&KUgz  
Actor act; `+T"^{ Z  
public : N MH'4R  
template < typename T > %Wg8dy|  
  struct result_1 rn-CQ2{?  
  { -=4:qQEw  
  typedef int result_type; 3c[TPD_:  
} ; `mDCX  
B d?{ldg  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} u_%L~1+'  
/,^AG2]( f  
template < typename T > z CFXQi  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2fMKS  
  { 39Tlt~Psz  
  do cFloaCz  
    { q3/ 0xN+?  
  act(t); ;^|:*  
  } ,^&amWey  
  while (cd(t)); }6 Mo C0  
  return   0 ; qPgny/(  
} zIbrw9G  
} ; lWk/vj<5  
RfzYoBN  
A$W~R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). )PjU=@$lI  
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。 gH|:=vfYUR  
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。  ]YKxJ''u  
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。 `z<I<  
下面就是产生这个functor的类: _.^`DP >  
RZqou|ki  
rE9Nt9}  
template < typename Actor > L_R(K89w  
class do_while_actor 4>(rskl_  
  { 7&vDx=W  
Actor act; hf< [$B  
public : #7p!xf^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} L=V.@?  
}sW%i#CV  
template < typename Cond > #]@|mf q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ;]^% 6B n  
} ; sk7]s7  
EfGy^`,'G  
0@kL<\u  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 aBWA hn  
最后,是那个do_ !:M+7kmr7t  
ZMO ym=  
FPukV^  
class do_while_invoker c[a^fu!  
  { xt1\Sie  
public : !TLJk]7uC  
template < typename Actor > Y |9  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 8\Hz FB  
  { *g[MGyF "  
  return do_while_actor < Actor > (act); %{&,5|8  
} 59BB-R,V  
} do_; 9E}JtLgT  
MM(\>J[Uq  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2&XNT-Qm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Tb}op XYK  
最后来说说怎么处理break和continue Ih)4.lLcKn  
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。 z8cefD9F  
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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