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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda omECes)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ).N}x^  
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<%7aOwO2  
0[T!}F^%e  
FD#?pVyPn^  
CTR|b}!  
  class filler Zx55mSfx:  
  { doP4N6   
public : E`iT>+LG<  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} EFf<| v  
} ; mh.0% 9`9  
 ~ceGx  
;#3!ZB:}  
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: U v[:Aj  
23pHB |X  
`wB(J%w  
sryujb.,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); EiP_V&\  
5xLuuKG  
_myam3[W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 E7^tU416  
')bx1gc(?  
o&;+!Si@T  
2*Z~J M  
二. 战前分析 P) ^K&7X  
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。 ;r- \h1iA'  
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 6O$OM  
MrLDe {^C2  
Y$Js5K@F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @a>+r1  
  /* --------------------------------------------- */ ECg/ge2  
vector < int *> vp( 10 ); N~\1yQT  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 9:fVHynr  
/* --------------------------------------------- */ > g8;x#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cm-cwPAh  
/* --------------------------------------------- */ Si6%6rAhj  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); -Qiay/tlu  
  /* --------------------------------------------- */ 5U3="L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k2<VUeW5  
/* --------------------------------------------- */ \ zhT1#O  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); H]UM2.  
Qgo0uu M  
lx U}HM  
}v0oFY$u`H  
看了之后,我们可以思考一些问题: sUfH1w)0  
1._1, _2是什么? !7AW_l9`i  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [*vk&  
2._1 = 1是在做什么? BA A)IQF  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 }n:'@}  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 b,KQG|k  
G}BO!Z6  
Tp)-L0kD_k  
三. 动工 YmB z$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: FFR_1Vf  
bzk@6jR1  
1xL2f&bG  
RQ9fA1YP  
template < typename T > ?%;7k'0"  
class assignment %Ni)^   
  { i?qS8h{  
T value; {\;CGoN|  
public : Gow_a'  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2P!Pbl<  
template < typename T2 > s7(mNpo  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } R\A5f\L9  
} ; _D$|lk-  
Ga.a"\F.V  
9N5 &N3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !j%vUe;t  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment @,i:fY  
=MB[v/M59w  
mAk)9`f/  
|"5NI'X?  
  class holder e DX{}Dq(  
  { 6n  
public : y''`73U"  
template < typename T > p8%x@%k  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ::9U5E;!  
  { +QtK "5M  
  return assignment < T > (t); ojT TYR{  
} T.`EDluG  
} ; .N5}JUj  
c:>&Bg&,6T  
u~bk~ 3.I  
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: _j}|R(s*+V  
vtCt6M  
  static holder _1; vbmi_[,U  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9p+DA s{i  
CbS- Rz:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?\(E+6tpP  
而不用手动写一个函数对象。 jXSo{  
&}OaiTzEmc  
]A5FN4 E  
$*H_0wQc  
四. 问题分析 +]Po!bN@@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ht!o_0{~  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 a+uSCs[C  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 vCFMO3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^UEI`_HO0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7xO =:*  
P"XF|*^U  
五. 问题1:一致性 QuT8(s1Q!  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )_,*2|b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Q\<C9%a  
q$(aMO&J  
struct holder k9~NIvnB`  
  { W[AX?  
  // 8jMw7ti  
  template < typename T > %qV=PC  
T &   operator ()( const T & r) const O B_g:T  
  { Xg^`fRg =T  
  return (T & )r; UP58Cln*  
} )c^Rc9e/  
} ; ]p\7s  
)U`6` &F  
这样的话assignment也必须相应改动: \5_+6  
&;&i#ZO  
template < typename Left, typename Right > (]w_}E]N  
class assignment Oq7M1|{  
  { "4<RMYQ  
Left l; Qo4]_,kR  
Right r; kl?U 2A.=  
public : re2M!m6k5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f<=<:+  
template < typename T2 > S*Qip,u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } %\6|fKB4 <  
} ; :rk=(=@8`  
Y}&//S A  
同时,holder的operator=也需要改动: aqQ YU5l4~  
6y)TXp  
template < typename T > 47|Lk]+O  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ZgP=maQk  
  { s )POtJ<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); + 0{m(%i  
} 6NPCp/  
MCZTeYnx  
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。 !g  #  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jV2L;APCq  
:1^ R$0d  
return l(rhs) = r; $A;jl`ng  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 UOJx-o!c?  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 3k.{gAZKh  
n sKl3}uU  
template < typename Tp > qjFz}6  
class constant_t 8UJK]_99I,  
  { lr'h  
  const Tp t; !8lG"l|,l  
public : "1FPe63\*O  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} DzydS=`w  
template < typename T > V7[6jW gH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]v(8i3P84  
  { 0x7F~%%2  
  return t; 9UsA>m.  
} )_k"_VVcC  
} ; sD H^l)4h  
VG0Ty;bV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 O-J;iX}  
下面就可以修改holder的operator=了 GvSSi'q~B  
mk(O..)2  
template < typename T > dw#K!,g  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #?\$*@O  
  { N[~{'i  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Xb?:dlu3  
} tS!Fn Qg4  
dn(I$K8  
同时也要修改assignment的operator() [EI~/#;  
}{T9`^V:h  
template < typename T2 > %sxLxx_x!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7r;7'X5  
现在代码看起来就很一致了。 Jmrs@  
W; yNg  
六. 问题2:链式操作 "O{j}QwY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *`2.WF@E)  
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。 =lT~  
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。 HK&Ul=^VN|  
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。 .B?6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct l/1u>'  
GKT2x '(e  
template < typename T > ~A@T_ *0  
struct result_1 cq lA"Eof  
  { G&=4@pLY5  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; yHhx- `  
} ; Le;;Yd}f  
/kV3[Rw+  
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: H'KCIqo  
P 4Vi~zMX  
template < typename T > <7'`N\a  
struct   ref a%| I'r  
  { tpu2e*n-|  
typedef T & reference; URU,&gy=  
} ; ~tK4C|  
template < typename T > sB!#`kh  
struct   ref < T &> L7i2is  
  { 9{[I|  
typedef T & reference; TL&`Ywy  
} ; Vw-,G7v&E  
,LI$=lJ@  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Z|3 fhaT  
(-S<9u-r  
template < typename T > mm}y/dO~}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Y-2IAJHS8  
  { 0lpkG ="&r  
  return l(t) = r(t); %+ln_lgD:  
} ot\  FZ  
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。 Dz d[<Qln  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n/W@H Im#  
[|iWLPO1&k  
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 +85#`{ D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Nq]8p =e  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 o;'E("!<Z  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 yS#)F.  
最后的布局是: I0iTa99K  
                Add LR:PSgy  
              /   \ -M]B;[^  
            Divide   5 $Lj~ge3#  
            /   \ >+ ,w2m@0  
          _1     3 Fl0(n #L  
似乎一切都解决了?不。 ?'_Ty`vT  
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。 Cws;6i*=@  
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。 s!k7Wwj  
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: \r %y^G  
d]A.=NAc  
template < typename Right > PP*6nW8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const u<L<o 2  
Right & rt) const Sg%h}]~   
  { wnioIpRkh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KA $jG{ yq  
} -VZn`6%s  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 DWv(|gO  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 Lql2ry$Wa  
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。 cNbH:r"Ay  
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。 oW}nr<G{<  
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。 } 6 ,m2u  
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? n[S-bzU^t  
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: LNz  
./ ]xn  
template < class Action > Q};n%&n&  
class picker : public Action fe!eZiE  
  { < `$svM  
public : mpr_AL!ZO~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} dU}Cb?]7s  
  // all the operator overloaded m+UWvUB)  
} ; G2$<Q+UYs?  
R$XHjb)  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 _0cCTQE  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: e{Q;,jsh  
ai7R@~O:_k  
template < typename Right > "D\>oFu  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const - -fRhN>  
  { Bd'X~Vj<  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?"F9~vx&G  
} ol0i^d*9F  
nxWm  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @4t_cxmD  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 7vo8lnQ{  
4,,DA2^!  
template < typename T >   struct picker_maker i)iK0g"2  
  { vAh'6Ob7r  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -Oi8]Xw^@y  
} ; @T"-%L8PL  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > [psZc'q  
  { dhX$b!DA  
typedef picker < T > result; b(IZ:ekZ5  
} ; 6"Ze%:AZZ  
F9} zt 9  
下面总的结构就有了: lw]uH<v  
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。 /Nc)bF%gX  
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。 h;+{0a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 iQJa6QF&:  
至此链式操作完美实现。 U{\9mt7b!  
)/t&a$[  
$7QGi|W*k  
七. 问题3 l k sNy  
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。 ~6"=d  
{q/;G!ON.S  
template < typename T1, typename T2 > $`A{-0=x\U  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l4gF.-.GYF  
  { 4#Xz-5v  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); J$W4AT  
} T@Bu Fr`]<  
_Sg"|g  
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: jY2mn".N  
cP",szcY  
template < typename T1, typename T2 > Dm@h'*  
struct result_2 Z0/$XS9|h;  
  { &^UT  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; PNo9.-@G  
} ; ^e]O-,UBk  
qeW.~B!B  
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? EI9;J-c  
这个差事就留给了holder自己。 Pn,>eD*g  
    {Rdh4ZKh  
f\rE{%  
template < int Order > ;reBJk  
class holder; k:&vW21E  
template <> yq?\.~ax  
class holder < 1 > Q>q-6/|UX  
  { }[{9u#@#  
public : O14\_eAu6  
template < typename T > 4(91T  
  struct result_1 ?KB] /gT^  
  { 74 W Ky  
  typedef T & result; NEUr w/  
} ; e^<'H  
template < typename T1, typename T2 > gyQPQ;"H$2  
  struct result_2 2,Aw 6h;  
  { m-6&-G#  
  typedef T1 & result; oTRid G  
} ; A0>r]<y  
template < typename T > W}y)vrL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const c1q;  
  { S n<X   
  return (T & )r; m68>`  
} B^!-%_q  
template < typename T1, typename T2 > -e_|^T"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pw&k0?K#  
  { ymp ik.'  
  return (T1 & )r1; m2H?VY .^K  
} g[R4/]K^$  
} ; |ZM>UJ  
UGlHe7  
template <> 76o3Sge:  
class holder < 2 > 7|o!v);uR  
  { k*u6'IKi.4  
public : \#PZZH%  
template < typename T > .EPv4[2%F8  
  struct result_1 Qqi?DW1)-  
  { Z4X, D`s  
  typedef T & result; l1#.r g  
} ; qqJghV$Oj  
template < typename T1, typename T2 > NiFe#SLA  
  struct result_2 h56Kmxxk  
  { q9H\ $  
  typedef T2 & result; 8f<y~L_(`  
} ; 1 +s;a]-C  
template < typename T > !MrQ-B(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const :.tL~% q  
  { ie11syhV"  
  return (T & )r; Y]_$+Si:NK  
} 1{5t.  
template < typename T1, typename T2 > ) "?eug}D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const d&+0JI<  
  { UdVf/ PGx  
  return (T2 & )r2; [!>9K}z,=  
} f~*7hv\  
} ; `dD_"Hdt  
'=O1n H<  
8{]nS8i  
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> >。 @ze2'56F}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q lA?dXQ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 5 HsF#  
J>k 6`gw  
return l(i, j) = r(i, j); 3;FV^V'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Fc8 0HK5R  
dF09_nw  
  return ( int & )i; J2 /19'QE  
  return ( int & )j; ]kXW eY<  
最后执行i = j; a'`?kBK7`U  
可见,参数被正确的选择了。 Ch3MwM5]  
9=j)g  
_Rb2jq(&0  
<[D>[  
|AacV  
八. 中期总结 RJUIB  
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: Kj"X!-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +zd/<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j>e RV ol  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor kMK0|+  
NjT*5 .  
)#8g<]q  
*Wvk~  
G@`ZDn  
6bc\ )n`  
九. 简化 "OA{[)fw"  
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。 u#rbc"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 A^p{Cq@E  
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: 9gdK&/ulR  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (X Oz0.W  
  +-*/&|^等 y.I&x#(^  
2. 返回引用。 :s&dn%5N"  
  =,各种复合赋值等 V@T(%6<|  
3. 返回固定类型。 ^iBIp#  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )`(]jx!  
4. 原样返回。 cC>Svf[CzK  
  operator, e8T"d%f?  
5. 返回解引用的类型。 qrp@   
  operator*(单目) gC7Po  
6. 返回地址。 _{; _wwz  
  operator&(单目) 9P ACXW0  
7. 下表访问返回类型。 hdi0YL  
  operator[] lZ7 $DGe  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ."=p\:^j*  
  operator<<和operator>> b>8TH-1t~  
A6 .wXv,  
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。 $.kJBRgV*  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @{q<"hT  
!zx8I7e4  
template < typename Left > *!JB^5(H  
struct value_return L@/IyQ[H1  
  { 09anQHa  
template < typename T > Z)$@1Q4P?1  
  struct result_1 "g#%d  
  { ^r.CUhx)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L'S,=NYXY  
} ; OA=~ i/n~  
qljsoDG  
template < typename T1, typename T2 > :UP8nq  
  struct result_2 F[$cE  
  { Osm))Ua(  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d"miPR  
} ; %7}j|eS)G  
} ; 9]w?mHslE  
NU?<bIQ  
p%&$%yz$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait TEY~E*=}$  
hm d3W`8D  
下面我们来剥离functor中的operator() (AtyM?*  
首先operator里面的代码全是下面的形式: M-@X&b m,S  
N) _24  
return l(t) op r(t) 7L6L{~8 W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) tE {M  
return op l(t) ni%)a  
return op l(t1, t2) d6'G 7'9  
return l(t) op pvUV5^B(M  
return l(t1, t2) op jq*`| m;Q  
return l(t)[r(t)] j}",+H v  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `R: W5_n  
M*ZN]9{^.  
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: Y 0Fq -H  
单目: return f(l(t), r(t)); @`C'tfG/4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D?"P\b[/  
双目: return f(l(t)); DE/SIy?  
return f(l(t1, t2)); eh<mJL%T  
下面就是f的实现,以operator/为例 :&TM0O  
aK - x{  
struct meta_divide M @-:iP  
  { u "jV#,,  
template < typename T1, typename T2 > RU4X#gP4Vh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '!`\!=j-`  
  { n`&D_AbQ  
  return t1 / t2; M1xsGa9h&  
} `MuX/ [q  
} ; S<Gm*$[7  
CN:T$ f|)  
这个工作可以让宏来做: ^ex\S8j  
-yc YQ~R  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mc8Q2eQat}  
template < typename T1, typename T2 > \ th[v"qD9G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ty.$ H24  
以后可以直接用 ed#fDMXGQ%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A2:}bb~H  
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 g ,EDE6`8  
(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。。。) "4H@&:-(p  
{FI*oO1A~  
@QVg5  
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 S\N1qux{  
4xmJQ>/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > J|f29B-c  
class unary_op : public Rettype c_*w<vJ-'  
  { -'d:~:1f  
    Left l; yiC7)=  
public : I ]ZZN6"  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ;Go^)bN ;  
S\8v)|Pr  
template < typename T > eN,9N]K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zU ~ Ff"<  
      { 2vjkThh`I  
      return FuncType::execute(l(t)); ?#=xx.cF  
    } 6d6cZGS[:  
)w M%Ul<s  
    template < typename T1, typename T2 > McasnjC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b-VygLN  
      { +|obU9M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VZWo.Br'W  
    } * &:_Vgu  
} ; [5?Dov^j 3  
MVzuE}  
f1ANziC;i  
同样还可以申明一个binary_op GT<oYrjU  
<z,)4z++  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ==m[t- 9x  
class binary_op : public Rettype F/5G~17  
  { Mg`!tFe3  
    Left l; Dc-K08c  
Right r; .5G`Y  
public : fF0i^E<  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T3z ovnR  
]5f;Kz)  
template < typename T > {V QGfN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f_S$CFa@  
      { 6Bjo9,L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); r9_ ON|  
    } CZ3oX#b  
>z\IO  
    template < typename T1, typename T2 > C(G.yd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZgxB7zl//  
      { apk,\L@sZ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); T(*,nJi~9  
    } SKH}!Id}n  
} ; BeVDTk :  
<C'_:&M  
/"gRyv  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮  80@\e  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Bgm8IK)6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) a(A~S u97  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 /\/^= j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! |?^<=%  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 /Pg)7Zn  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,w#lUg p  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) R}0gIp=  
下面是修改过的unary_op R|\eBnfI  
hD ~/ywS&  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > d,(y$V+  
class unary_op CwX?%$S   
  { M co:eE  
Left l; ;pW8a?  
  M[mYG _{J  
public : |"SZpx  
cRnDAn#42  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KNAvLcg  
dRron_'  
template < typename T > Jj \ nye+  
  struct result_1 Ea@0>_U|  
  { _  Lh0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; _C/|<Ot:  
} ; M?h{'$T  
G7 UUx+X  
template < typename T1, typename T2 > 8IlUbj  
  struct result_2 $?PI>9g!  
  { ?l9sj]^w  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; XZ |L D#  
} ; :.+w'SEn4M  
Ww-x+U\l  
template < typename T1, typename T2 > ..8t1+S6]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #AGO~#aK  
  { S!8<|WO^t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); uBbQJvL  
} .Od:#(aq  
Pw<?Dw]m  
template < typename T > ~DK.Y   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x *I'Ar  
  { 0(y*EJA$  
  return OpClass::execute(lt(t)); U7x  
} V|'@D#\  
"mJo<i}  
} ; }U_^zQfaj  
7#E/Q~]'6  
Z {^!z  
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 s9wzN6re  
好啦,现在才真正完美了。 -t4:%-wv  
现在在picker里面就可以这么添加了: MF"*xr v  
cj2Smgw&>  
template < typename Right > #'&-S@/nQs  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const CB#2XS>V  
  { ^&YtZjV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); FvT4?7-  
} NRx 7S 9W  
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。 v)du]  
9Ad%~qciY  
1!1JT;gG^9  
|Gz<I  
Jq` Dvz  
十. bind Gky*EY  
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。 m-O*t$6  
先来分析一下一段例子 j_rO_m<8  
:(~<BiqR(  
gV@xu)l  
int foo( int x, int y) { return x - y;} aftt^h  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 \;0pjxq=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 F\JS?zt2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 `?$-T5Rr  
我们来写个简单的。 QgU]3`z"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W@AHE?s6g  
对于函数对象类的版本: w@-G_-6W  
@JlT*:Dz  
template < typename Func > )isS^O$qH  
struct functor_trait ^N<aHFF  
  { HMUx/M.j  
typedef typename Func::result_type result_type; Vl1.]'p_  
} ; VzSkqWF/"  
对于无参数函数的版本: lD$s, hp  
7RUztu\_  
template < typename Ret > Ye On   
struct functor_trait < Ret ( * )() > J8~hIy6]  
  { ti+e U$  
typedef Ret result_type; cY!Y?O  
} ; m%J?5rR3  
对于单参数函数的版本: 'Q E8  
X]}ai5  
template < typename Ret, typename V1 > I '0[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > co\?SgE35  
  { TYuP EVEXZ  
typedef Ret result_type; ph6/+[:  
} ; qY-aR;  
对于双参数函数的版本: :/(G#ZaV  
O;VqrO  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -btNwE6[.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > TE&E f$h  
  { rrU(>jA!  
typedef Ret result_type; ;*qXjv& K  
} ; v>K|hH  
等等。。。 ;0WAfu}#H  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy <T7@,_T  
S<]k0bC  
template < typename Func > ^r}Uu~A>  
struct func_return ek)rsxf1A  
  { TSFrv8L  
template < typename T > BMAWjEr  
  struct result_1 i-0 :Fs  
  { `P\H{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `{YOl\d_  
} ; X#axCDM-  
EO+Ix7w  
template < typename T1, typename T2 > TQeIAy  
  struct result_2 %rs2{Q2k  
  { uvl91~&G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fAStM:  
} ; ;L87 %P(.  
} ; s8(Z&pQ  
<6]Hj2  
\KJTR0EB:>  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 iJ58RY  
i/!{k2  
template < typename Func, typename aPicker > xy>$^/[$  
class binder_1 / w dvm4  
  { &S.p%Qe"  
Func fn; ;,Vdj[W$>  
aPicker pk; _RcEfT  
public : Qq{tX  
wa[J\lW  
template < typename T > N/-(~r[  
  struct result_1 CPa+?__B  
  { EM<W+YU  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; u^C\aujg  
} ; K'8o'S_bF  
R5MN;xG^  
template < typename T1, typename T2 > Usht\<{  
  struct result_2 o$bQ-_B`  
  { f4<~_ZGr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7]u_  
} ; UV%o&tv|<  
5D3&E_S  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Sy.%>$z  
)+ G0m,n  
template < typename T > ajRht +{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aU +uPP  
  { \zVp8MMf  
  return fn(pk(t)); eiOAbO#U  
} 6/QWzw.0c  
template < typename T1, typename T2 > hDJ+Rk@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m q<:^  
  { i{:?Iw 'ay  
  return fn(pk(t1, t2)); 3 |e~YmZx  
} 0*^f EoV  
} ; :;#^gv H  
*>iJ=H  
M2:3 k  
一目了然不是么? ;,/G*`81B  
最后实现bind 5-a^Frmg#"  
mMZ=9 ?m  
f3,Xb ]h  
template < typename Func, typename aPicker > k"dE?v\cG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iw(`7(*  
  { \8Ewl|"N:u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); S]ndnxy"b  
} HU +271A8  
z xv y&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 k?pNmKVJM  
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。 K:4 G(?w  
T?n[1%K  
十一. phoenix P'5Lu  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C>l (4*S  
]w)uo4<^J  
for_each(v.begin(), v.end(), /$8& r  
( UQ e1rf  
do_ GYT0zMMf  
[ y#ON=8l  
  cout << _1 <<   " , " ;rh =63g  
] i+-=I+L3  
.while_( -- _1), qk&BCkPT  
cout << var( " \n " ) 6jal5<H  
) yh4%  
); ojWf]$^y}  
^*NOG\BK@  
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: A?ESjMy(R  
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 1{xkAy0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 h 1j1PRE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ,E(M<n|.  
,;= S\  
"g!/^A!!  
template < typename Cond, typename Actor > sYTToanA$?  
class do_while ]w8h#p  
  { ^3&-!<*  
Cond cd; 0"@p|nAa  
Actor act; . }tpEvAw}  
public : |Pse=_i  
template < typename T > ijNI6_eU  
  struct result_1 A.P*@}9  
  { H~<wAer,Op  
  typedef int result_type; e $5s],,n  
} ; '(:R-u!pp  
j;rxr1+w  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} l~`JFWur]  
,+_gx.H2j  
template < typename T > J:;nN-\j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const # b= *hi`E  
  { No/D"S#  
  do _ZuI x=!  
    { zy9W{{:P(1  
  act(t); GsWf$/iC:  
  } BI6`@}%7>  
  while (cd(t)); na/,1iI<  
  return   0 ; 7 (i\?  
} # f{L;  
} ; jAFJ?L(  
7mS_Cz+cB  
0vz!)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). u bi6=  
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。 Gc!&I+kd  
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。 '^t(=02J  
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。 2f0_Xw_V_  
下面就是产生这个functor的类: |i'w"Tz4  
Uv3Fe%>  
~!dO2\X+  
template < typename Actor > iHOvCrp+X  
class do_while_actor Luh*+l-nO  
  {  ~\+m o  
Actor act; B\7 80p<  
public : cy_zEJjbD  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $-]PD`wmY  
fPsUIlI/A  
template < typename Cond > CY.i0  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; v/C*?/ ~  
} ; ^$\#aTyFK  
{[FJkP2l  
H h;o<N>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。 R 9Y k9v  
最后,是那个do_ yCye3z.  
ZltY_5l  
2W`<P2IA  
class do_while_invoker {&Sr<d5  
  { 8J#TP7;  
public : H Ff9^  
template < typename Actor > ![@\p5-e  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const FkIT/H  
  { N Y~y:*:Q  
  return do_while_actor < Actor > (act); "/U~j4O  
} ,`l8KRd  
} do_; _;5N@2?  
9RN! <`H  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2Y{r2m|o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 _M}}H3  
最后来说说怎么处理break和continue |/p2DU2  
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。 '4d+!%2t  
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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