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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U]ZI_[\'U  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "\M3||.!  
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, "tj]mij2)G  
[.;8GMW  
clM6R  
-&QpQ7q1  
  class filler NIC.c3  
  { ;:bnLSPo  
public : $us7fuKE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} lH"VLO2l  
} ; 1W9uWkk_d  
9FF  
^a#W|-:  
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: 4hn' b[  
RVpo,;:  
a!PN`N28  
} OkK@8?0O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /EL3Tt  
?Uhjyi  
9v7}[`^  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >-(,BfZ  
2 F ~SH  
,rhNXx  
%B| Ca&  
二. 战前分析 <S0gIg`)  
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。 NF7+Gp6?q  
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 $@[Mo   
R5<:3tk=X  
d2g7 ,axi  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); '/X m%S  
  /* --------------------------------------------- */ gNh4c{Al9  
vector < int *> vp( 10 ); yQC8Gt8  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jW}hLjlN  
/* --------------------------------------------- */ mf2Qu  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); cn'r BY  
/* --------------------------------------------- */ XZ/cREz^s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^5-SL?E  
  /* --------------------------------------------- */ /)r[}C0   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (T",6xBSG  
/* --------------------------------------------- */ ZrWA,~;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0EC/l OS  
V j[,o Vt$  
i\{fM}~W$  
lK#uya g  
看了之后,我们可以思考一些问题: T lB+ tV>  
1._1, _2是什么? 0'R}'  
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。 AQ,%5MeqJ  
2._1 = 1是在做什么? w X.]O!^X~  
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。 `V?NS,@$  
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|7{ZE`Y  
r<"k /  
p Acu{5#7  
三. 动工 ~B`H5#  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1*B'o<?P1  
.L_ Hk  
$XFFNE`%  
p{w;y6e  
template < typename T > ,){WK|_  
class assignment &GI'-i  
  { RP 6hw|  
T value; w.Go]dpK  
public : 1xU)nXXb  
assignment( const T & v) : value(v) {} W1O Y}2kj  
template < typename T2 > et`rPK~m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } r#^uY:T%  
} ; gE6{R+sp  
B)Dsen  
(KT+7j0^  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 =5g|7grQ:`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tU>4?`)E  
{z8wFL\  
]?hlpL  
!]P=v`B.  
  class holder ='HLA-uT  
  { g"D:zK)  
public :  37|EG  
template < typename T > :tLMh08h  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e`% <D[-  
  { ZZW%6-B  
  return assignment < T > (t); hj3wxH.}  
} iD:T KB_r  
} ; 8{p#Nl?U1  
kT&GsR/  
?O/!pUAu  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: /Fp@j/50  
_;G|3>5u  
  static holder _1; e]smnf  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 6+yA4pRSd  
SCXtBZ`.G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q% J!  
而不用手动写一个函数对象。 <GoZ>  
tnw6[U!rh=  
CSMx]jbb  
[3(lk_t  
四. 问题分析 R9%"Kxm  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 N1'$;9 c  
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。 '6Yx03t  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 us^J! s7  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c nV2}U/\  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '_o(I  
$(pVE}J  
五. 问题1:一致性 6/L34VH  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| q]m$%>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Iyt.`z  
!Bb^M3iA  
struct holder ngH_p>  
  { S{qsq\X  
  // r1|;V~ a$~  
  template < typename T > 6 kAXE\T  
T &   operator ()( const T & r) const s!/Q>A  
  { s C?-L  
  return (T & )r; \v([,tiW%  
} `HsI)RmX  
} ; f.Ms3))  
I>spJ5ls  
这样的话assignment也必须相应改动: )dI  `yf  
Y/G~P,9  
template < typename Left, typename Right > {8J+ Y}  
class assignment ,+E"s3NW  
  { -2*Pm1\Z  
Left l; qbQH1<yS<  
Right r; ~*ll,<L:  
public : ]llvG \  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jftf]n&Z(q  
template < typename T2 > u/X1v-2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 0 I[3%Q{  
} ; Lz}mz-N  
<qCfw>%2F  
同时,holder的operator=也需要改动: 3[iHe+U(  
~_"/\; 1  
template < typename T > mO^vKq4r.  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ~Z x_"  
  { _9"%;:t  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $oH?7sj  
} of?'FrU  
X?q,m4+  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 FFID<L f/2  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?-9It|R  
Y+_t50 S  
return l(rhs) = r; 4$jb-Aw  
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。 "9yQDS:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: i 9wk)  
mEDi'!YE"  
template < typename Tp > w;KNS'   
class constant_t m}?(c)ST  
  { Y @[Dy  
  const Tp t;  #Up X  
public : :<>=,`vQD  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ~> |o3&G{  
template < typename T > TTzvH;S  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const by0M(h  
  { $${9 %qPzb  
  return t; D$G:#z*  
} \*6Ld %:h$  
} ; X2hyxTOp  
uvj`r5ei  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /|2 hW`G  
下面就可以修改holder的operator=了 cSs??i D"q  
hQ}B?'>  
template < typename T > A>W8^|l6+-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const p1(<F_Kta  
  { rP7f~"L  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); @b"J FB|  
} `f+l\'.s  
e`Vb.E)  
同时也要修改assignment的operator() u.L{3gkT  
uO;_T/^u  
template < typename T2 > uP veAK}h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } q3-V_~5^/z  
现在代码看起来就很一致了。 O %?d0K  
W4o$J4IX{  
六. 问题2:链式操作 0*}%v:uN9  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 )Y@mL/_  
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。 W: vw.  
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。 tgB\;nbB  
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。 ?:XbZ"25pJ  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct HCTjFW>C  
o&b1-=MC2  
template < typename T > cq \()uF'c  
struct result_1 Erd)P  
  { 1dahVc1W  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 2[R{IV8e  
} ; i?1g{JW  
}qOj^pkJ  
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: rkz_h  
V[T`I a\  
template < typename T > Auz.wes  
struct   ref ]Uee!-dZ  
  { r^|AiYI)  
typedef T & reference; # ^~[\8v>  
} ; N++jI(  
template < typename T > P(#by{s  
struct   ref < T &> 7Ta",S@m  
  { 8rx"D`{|  
typedef T & reference; W bW@V_rr  
} ; bhWH  
WYklS<B[  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ]5}C@W@_  
46cd5SLK  
template < typename T > DYKJVn7w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'Bv)UfZ  
  { 1hn4YcHb  
  return l(t) = r(t); s9'lw'  
} OPsg3pW!]  
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。 =Vm"2g,aA  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 T2^0Q9E?  
) ]x/3J@  
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 N1O.U"L;  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ``p( )^zT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 -$js5 Gx1  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0+P<1ui  
最后的布局是: >u:t2DxE  
                Add mgxoM|n6  
              /   \ ufekhj  
            Divide   5 7jL3mI;n%;  
            /   \  DlWnz-  
          _1     3 ]d|:&h  
似乎一切都解决了?不。 bEJz>oyW"  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 uYv"5U]MFv  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ?-`G0(  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: v9qgfdBS5  
@GpM 4>:  
template < typename Right > dE[nPtstb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &eHhj9  
Right & rt) const W%xg;uzp  
  { 6.!Cm$l  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); sm~{fg  
} ~;*SW[4  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SXW8p>1Jw  
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。 (!@ Q\P  
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。 mu?6Phj  
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。 bo  J  
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。 &(] @L\A  
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? 1dy>a=W  
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: z!r-g(^G  
7z=zJ4C  
template < class Action > 3. kP,  
class picker : public Action 9svnB@  
  { Q8kdX6NMd&  
public : Rt[zZv  
picker( const Action & act) : Action(act) {} .%(Q*ioDh  
  // all the operator overloaded QKAo}1Pq  
} ; Vg0$5@  
j JxV)AIY  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 v;q<h  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: l<]@5"wN  
i8\&J.  
template < typename Right > KfO$bmwmx  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const vy t$  
  { ecoi4f  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f<`is+"  
} B|~tW21  
5f:Mb|. ?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > I'_u4  
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。 yH'vhtop  
V?a+u7*U&  
template < typename T >   struct picker_maker VZ`L-P$AF  
  { lm?1 K:+[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; \Qh{uk[  
} ; "t-u=aDl-.  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > B}%B4&Ij  
  { $rAHtr  
typedef picker < T > result; m@r+M"!R  
} ; o Q!56\R  
N6"b Ox J(  
下面总的结构就有了: GvL)SVv?  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 %V>Ss9;/8  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 )}-,4Iu%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 PhHBmM GL  
至此链式操作完美实现。 r+}5;fQJ  
6/m|Sg.m  
4xg7 oo0iJ  
七. 问题3 _Ra$"j  
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。 [7Yfv Xp  
Q -!,yCu  
template < typename T1, typename T2 > 2{v$GFc/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `uO(#au,U  
  { IA\CBwiLj  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); O>Vb7`z0<  
} T ~9)0A"]  
S1iF1X(+?X  
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: pZS0;T]W,  
ZeUA  e  
template < typename T1, typename T2 > y~.k-b<{[  
struct result_2 6;02_C]\o  
  { $*035f  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; bZ-"R 6a$  
} ; #}/YnVk  
?R7>xrp5  
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? xQ[~ c1  
这个差事就留给了holder自己。 ZfPWH'P  
    U>bmCK2  
X=i^[?C  
template < int Order > i`]-rM%J#  
class holder; xz-z" 8d  
template <> uQwKnD?F+e  
class holder < 1 > Xknp*(9  
  { MZyzc{c,  
public : 5'JONw'\  
template < typename T > (]JZ1s|  
  struct result_1 or?@Ti;  
  { Vv"JN?dHi  
  typedef T & result; aZ[ aZU  
} ; 1:7 uS.  
template < typename T1, typename T2 > +d7sy0  
  struct result_2 PSOW}Y|q  
  { SLzxF uV  
  typedef T1 & result; 8 JOfx  
} ; 'y(;:Kc  
template < typename T > ea"!:cL(g  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o"^+i#H!  
  { njbEw4nX  
  return (T & )r; hJr cy!P<a  
} B0_[bQoc1  
template < typename T1, typename T2 > Ck71N3~W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s*"Yi~  
  { O~E6"v Q  
  return (T1 & )r1; [D8u.8q  
} Q}pnb3J>T  
} ; ' }G! D  
4eZ  
template <> &d"c6il[  
class holder < 2 > L/2{}l>D  
  { So&an !  
public : dKs^Dq  
template < typename T > C$9+p@G6  
  struct result_1 ,QDS_u$xi&  
  { r-27AJu  
  typedef T & result; LaI(  
} ; koi QJdK  
template < typename T1, typename T2 >  b)7uz>I  
  struct result_2 j"FX ?|4  
  { pF)}<<C  
  typedef T2 & result; e(;1XqLM  
} ; z:RclDm  
template < typename T > ]}4{|& e  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wv.FL$f[@  
  { udRum7XW 3  
  return (T & )r; u/`jb2eEU:  
} yc./:t1at>  
template < typename T1, typename T2 > >(v%"04|e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const `t0?PpUo  
  { !$ $|zB%  
  return (T2 & )r2; ls5s}X  
} L0v& m  
} ; \,:3bY_d  
^%)H;  
r?{$k3Vl  
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> >。 3Uzb]D~u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4)'8fi  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 2_^{Vez@I  
2h<{~;  
return l(i, j) = r(i, j); .rfufx9Sw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) {fkW0VB;  
K\Oz ~,z  
  return ( int & )i; (C< ~:Y?%  
  return ( int & )j; aE[>^~Lv}  
最后执行i = j; z93HTy9  
可见,参数被正确的选择了。 5gZEcJ  
68m (%%E@  
('!{kVLT-  
:}r^sD  
nWTo$*>W  
八. 中期总结 HOWm""IkB  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: S@AHI!"h=V  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 g[VVxp!C<  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 R<}WNZl  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E0K'|*  
<E2+P,Lgw  
P4"Pb\o*  
B7:8%r/  
*gu4%  
|aH;@V  
九. 简化 j@4 yRl ^  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]Y#$!fIx  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ri$wt.b  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Qo*,2B9R L  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 JCjQR`)  
  +-*/&|^等 ]+1?T)<!  
2. 返回引用。 IR*g>q  
  =,各种复合赋值等 ^i3~i?\,P  
3. 返回固定类型。 _dCsYI%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n@pm5f  
4. 原样返回。 `v*UY  
  operator, .&:GO D  
5. 返回解引用的类型。 m'Jk!eo  
  operator*(单目) +xqPyR  
6. 返回地址。 hFORs.L&G  
  operator&(单目) #UR4I2t*  
7. 下表访问返回类型。 wRgh`Hc\}  
  operator[] |meo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &3x \wH/_  
  operator<<和operator>> cY+vnQm  
y %dUry%>  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 V K/;ohTTP  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: "Aw| 7XII  
\;0J6LBc  
template < typename Left > ?Ji.bnfK  
struct value_return I(6k.PQ  
  { ~z)diF<  
template < typename T > :t &ib}v  
  struct result_1 R|PFGhi6"A  
  { p5<2tSD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; |yE_M-Nc  
} ; F...>%N$  
(mq 7{ ;7y  
template < typename T1, typename T2 > JpVV0x/Q/_  
  struct result_2 "0pH@_8o{  
  { B_FfXFQm<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f =H,BQ  
} ; 4:$?u}9[:[  
} ; ([loWr}QR  
%|(~k*s4  
$y !k)"k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Ndj9B|s_  
7g(,$5  
下面我们来剥离functor中的operator() ;6N@raP7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?!H <V@a  
\tc`Aj%K  
return l(t) op r(t) &FrW(>2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ;IhkGPpWP  
return op l(t) 8Z;wF  
return op l(t1, t2) *G"vV>OSV  
return l(t) op tAD{{GW9  
return l(t1, t2) op {7^7)^@  
return l(t)[r(t)] yteJHaq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rvT7 5dV0  
w$J0/eX{A  
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: 8fpaY{]  
单目: return f(l(t), r(t)); Xrnxpp!#^D  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); iE}jilU  
双目: return f(l(t)); S[fzy$">  
return f(l(t1, t2)); {e,m<mAi  
下面就是f的实现,以operator/为例 hw`+,_ g  
6x\+j  
struct meta_divide jd;=5(2  
  { pm<zw-  
template < typename T1, typename T2 > {r2-^Q HF  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) YQ>P{I%J  
  { ~8'4/wh+8  
  return t1 / t2; K~nk:}3Ui  
} 7&G[mOx0  
} ; bK `'zi  
c1j)  
这个工作可以让宏来做: /ZAS%_as  
-Z&6PT7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ #84pRU~  
template < typename T1, typename T2 > \ t0Q/vp*/  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ~ei\~;n\@  
以后可以直接用 ^6v ob  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^ri?eKy.-g  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 DJ"O`qNV3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) t?^C9(;6  
sMAc+9G9k  
h tbN7B(  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 dbGW`_zQ4  
}?B=R#5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > \nV|Y=5  
class unary_op : public Rettype t5h]]TOz  
  { %-@`|  
    Left l; Wt+aW  
public : L{$ZL&  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} >b;fhdd:4  
E^S[8=  
template < typename T > )f4D2c&VE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {N+N4*  
      { Vm]ltiTVk  
      return FuncType::execute(l(t)); P>%\pCJ])  
    } 8:,E=swe  
=LJc8@<:f  
    template < typename T1, typename T2 > {H eIY2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gkS#=bv9e@  
      { <Gzy*1 Q&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m`UNdFS  
    } Z~o*$tF/  
} ; )AOD~T4s7  
!Y_"q^5GG'  
iK%<0m  
同样还可以申明一个binary_op tx;DMxN!W  
Q[i/]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BDY@&vF  
class binary_op : public Rettype mg)lr&-b  
  { 1E!0N`E  
    Left l; -}k'a{sj=  
Right r; Ee>P*7*jB  
public : 0j%@P[zQ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ZjLzS]\a  
sqHv rI  
template < typename T > =tl[?6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s}A)sBsaP3  
      { N m-{$U  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VY8 p[`  
    } z^9Yoqog  
MJ[#Gq\0R  
    template < typename T1, typename T2 > th8f  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xg.'<.!g0  
      { /E(H`;DG  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 2XrPgq'  
    } "Iu[)O%  
} ; $DC*&hqpt  
ws5x53K  
)NZ6!3[@  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Okca6=2"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 _#9:cH*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) jJl6H~ "q  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 9BB<. p  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  hi,!  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -i|qk`Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 {s|rk  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 35Nwx<  
下面是修改过的unary_op (+>~6SE  
OxX{[|!`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~u1ox_v`%(  
class unary_op V ?3>hQtB  
  { a_I!2w<I  
Left l; a8aEZ724  
  qVC_K/w 7  
public : &V1N a1`  
S{j|("W"[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H V<|eL #  
tA$,4B?  
template < typename T > I.tJ4  
  struct result_1 "|`8mNC  
  { K|];fd U  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; { yU1db^  
} ; "5e~19  
>]Hz-2b  
template < typename T1, typename T2 > ?*E Y~'I  
  struct result_2 *=dFTd"#  
  { /ee:GjUkB  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; > ZkcL7t9  
} ; !zL 1XW)q  
bv0B  
template < typename T1, typename T2 > -@i)2J_WP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N+l~r]: &  
  { 0.O pgv2K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); JY0t Hs  
} Y+<C[Fiq  
(w]w 2&Y D  
template < typename T > `|wH=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0IBVR,q  
  { :gY$/1SYD  
  return OpClass::execute(lt(t)); C<fWDLwYqV  
} ;_K+b,  
%f\{ ]  
} ; 5/DTE:M<  
k);z}`7  
8,YF>O&  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]R}#3(]1  
好啦,现在才真正完美了。 &T]+g8''  
现在在picker里面就可以这么添加了: b>E%&sf  
VP\HPSp  
template < typename Right > rB?u.jn0T  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E!Hq%L!/  
  { .=rv,PWjZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~w Dmt  
} f2_LfbvH  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 # j*$ `W;  
>OE.6)'Rm  
[Z,A quCU(  
r\vB-nJ  
K7<'4i~k  
十. bind jd l1Q<Z  
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。 =nFT0];  
先来分析一下一段例子 nSsVONHfa  
NmST1pMk  
= Ii@-C  
int foo( int x, int y) { return x - y;} i2.y)K)  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zqd&EOm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,Ng3!2&$e  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 K%qunjv  
我们来写个简单的。 {d}-SoxH  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D[ 7K2G+  
对于函数对象类的版本: @S?.`o  
' F`*(\#  
template < typename Func > 84 b;G4K  
struct functor_trait s6Bt)8A  
  { NUH;GMj,,  
typedef typename Func::result_type result_type; Y::fcMJr;Q  
} ; ,TOLr%+v~n  
对于无参数函数的版本: ) EEr?"  
7t5X  
template < typename Ret > %2BFbaE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > yZK1bnYG|I  
  { k(=\& T  
typedef Ret result_type; <X p F  
} ; #1hT#YN  
对于单参数函数的版本: , 9|%  
qt/syF&s  
template < typename Ret, typename V1 > pPo?5s  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'e3y|  
  { x~s>  
typedef Ret result_type; H; TmG<S  
} ; 34YYw@?}Y  
对于双参数函数的版本: Mn>dI@/gM  
FtM7+>Do.  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z"}k\B-5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Sx;zvc  
  { c/;t.+g  
typedef Ret result_type; Lj*F KP\{  
} ; }K~JM1(26  
等等。。。 <B`}18x  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {tOuKnnS  
68FxM#xR  
template < typename Func > 6xdu}l=%  
struct func_return "1%<IqpU+  
  { "x\3`Qk  
template < typename T > _QvyFKAM  
  struct result_1 t8i"f L  
  { g ywI@QD%#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; *Q!b%DIa$  
} ; hNDhee`%6  
[.6>%G1C  
template < typename T1, typename T2 > mI9h| n  
  struct result_2  cD0  
  { F1M@$S ,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; "oz @w'rG  
} ; 7;CeQx/W)W  
} ; [2i+f <  
`Z|s p  
=#BeAsFfO  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rO]C`bg  
1Dt"Rcn"4  
template < typename Func, typename aPicker > yp@mxI@1  
class binder_1 $k'f)E  
  { 3Xd+>'H  
Func fn; &=HM}h  
aPicker pk; #cdLg-v  
public : GZZLX19s q  
|]GEJUWtCd  
template < typename T > '0t j2  
  struct result_1 #> CN,eiZ  
  { 6\5U%~78  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; > 7;JZuVo  
} ; ]XPGlM  
d[~c-G6  
template < typename T1, typename T2 > |o!<@/iH=  
  struct result_2 C{!Czz.N  
  { g,,cV+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type;  u`bWn  
} ; n:*+pL;  
N e^#5T  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} jb7=1OPD_  
'Fonn  
template < typename T > ="A[*:h C"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "*7I~.7U(*  
  { vnN_csJ#^  
  return fn(pk(t)); s|,]Nb=z/  
} ZM|>Va/X  
template < typename T1, typename T2 > b%oma{I=.c  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const etTuukq_Z  
  { 50I6:=@\\  
  return fn(pk(t1, t2)); nn=JM7e\9  
} 1Rczf(,aT  
} ; =x7ODBYW^  
_eO]awsA  
[w{ZP4d>  
一目了然不是么? whLske-  
最后实现bind R +\y" .  
4k#B5^iJ  
I[4E?  
template < typename Func, typename aPicker > yBl<E$=  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2f:'~ P56  
  { 2sU"p5 j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BKD Wd]KEf  
} 4U6{E#  
RtIc:ym  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {xH \!!"T  
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。 /ZzlC#`  
%kcg#p+tE  
十一. phoenix RU{}qPs?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;zCHEz  
TuF:m"4  
for_each(v.begin(), v.end(), B "qG-ci  
( JfVay I=  
do_ <;XJ::d  
[ ] !A;-m  
  cout << _1 <<   " , " K[ \z'9Q  
] /C(L(X  
.while_( -- _1), xJ"KR:CD>  
cout << var( " \n " ) {[s<\<~B*  
) p0tv@8C>  
); V`H#|8\i  
{$EXI]f  
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: @"~\[z5  
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 G` 8j ^H,  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r]E$uq bR  
那么我们就照着这个思路来实现吧: c3}}cFe  
w1}[lq@  
)F~_KD)7jJ  
template < typename Cond, typename Actor > |.S;z"v![  
class do_while i]YQq!B  
  { n-=\n6"P  
Cond cd; $bo^UYZ6  
Actor act; ^s?wnEo;j  
public : >u4e:/5]  
template < typename T > l~=iUZW<  
  struct result_1 :rj78_e9  
  { 7'8O*EoB'  
  typedef int result_type; -m @s 9k  
} ; m!2Dk#t  
UP`q6] P  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0GR9opZtA  
$e_ps~{7$  
template < typename T > Wp]EaYt2D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const g|zK%tR_P  
  { c[YjGx  
  do zm"\D vN)  
    { J{Ay(  
  act(t); Cn55%:  
  } [x)e6p)  
  while (cd(t)); OMZT\$9yT  
  return   0 ; 4tC_W!?$t  
} g}D$`Nx:  
} ; K@i*Nl  
0l##M06>  
aE%VH ;?  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). H|Nw)*.  
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。 "5YdmBy  
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。 LBE".+  
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。 k|_2aQ02  
下面就是产生这个functor的类: "4`%NA  
<oO,CXF  
G<z)Ydh_  
template < typename Actor > @Dy.HQ~  
class do_while_actor ;FmSL#]I  
  { wY95|QS  
Actor act; d"78:+  
public : 47RYpd  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q>[% C5  
:9#`| #uh  
template < typename Cond > Zb 2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aYgJTep>r  
} ; HZm i ?  
X2`>@GR/>  
g@2.A;N0  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Z]Y4NO;  
最后,是那个do_ `#f=&S?k  
caP  
|z'?3?,~  
class do_while_invoker .#@Dn(  
  { m\f_u*  
public : (*ng$z Z$  
template < typename Actor > V\"5<>+O  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [!le 9aNg  
  { jE#8&P~  
  return do_while_actor < Actor > (act); uI2'jEjO  
} W,~1KUTc  
} do_; s2v*  
b8>9mKs  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ddP,_.0  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 h7$!wf!I  
最后来说说怎么处理break和continue ^{s0d+@{  
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。 ~Z2eQx jtM  
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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