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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /Es&~Fn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *bTR0U  
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, `1U?^9Nf  
rtgu{m02  
/-&a]PJ  
4qLH3I[Y  
  class filler  Qf(mn8  
  { TmO3hKaP  
public : t(.xEl;Ma  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 9A9yZlt  
} ; YWUCrnr  
'/H+  
|a[Id  
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: FaE,rzn)iD  
LuUfdzH  
KZt4 dr  
}6^d/nE*T  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Oxhc!9F  
dQH9NsV7g  
P[bj {lo  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J+20]jI  
#[aHKq:?b  
I^yInrRh5  
9)]asY  
二. 战前分析 ~xP4}gs1  
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。 fp2.2 @[  
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 S2EeC&-AR  
ojQjx|Q}  
}O7b&G:nW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *1cl PK  
  /* --------------------------------------------- */ mk&`dr  
vector < int *> vp( 10 ); L]|[AyNu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kc&MO`2 W\  
/* --------------------------------------------- */ xHY#"   
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); o+T %n1$+V  
/* --------------------------------------------- */ 8<Yqpb  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); HOrD20  
  /* --------------------------------------------- */ nq"U`z@R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0h",.  
/* --------------------------------------------- */ ;wvhe;!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d~-C r-s4  
Vy giR|f-  
q_ |YLs`  
exQU  
看了之后,我们可以思考一些问题: WTP~MJ#C  
1._1, _2是什么? l^*'W(%  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 gx)!0n;  
2._1 = 1是在做什么? r @ IyK%  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 @z1Yj"^Pm  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 gu~F(Fb'  
v*k}{M  
h1`u-tc2x  
三. 动工 iw ==q:$  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: QCvz|)  
)cd5iE:FO  
JVgV,4 1  
MTxe5ob`$Q  
template < typename T > y.'5*08S0  
class assignment hs  m%o\  
  { C:WXI;*cr  
T value; +)eI8o0#  
public : bx&?EUx+b  
assignment( const T & v) : value(v) {} ndU<,{r  
template < typename T2 >  UX& ?^]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } bzt(;>_8  
} ; K_X10/#b&  
Pa-p9]gq  
Lupug"p0   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5D#Mhgun  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y6*9, CF  
6+hx64 =  
gwyHDSo8:a  
b^~"4fU  
  class holder -'iV-]<  
  { - P$mN6h  
public : <+wbnnK  
template < typename T > aV9QIH~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^k7`:@ z0U  
  { 8qY\T0  
  return assignment < T > (t); j~@Hj$APa`  
} IyfhVk?  
} ; 1\'zq;I~  
/ .ddx<  
!C$bOhc  
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: ,xeJf6es  
;$Q&2}L[  
  static holder _1; DiLZ5^`]  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 9+o`/lk1  
.7|kxJq  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); #o]/&T=N=  
而不用手动写一个函数对象。 x8]5> G8(r  
l&f"qF?  
18xT2f  
lS.&>{  
四. 问题分析 -N3fhW#)  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 GYq.!d@O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 +hJ@w-u,G  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 SQ_w~'(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _RHB ^y;-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^-yEb\\i  
@FBlF$vG  
五. 问题1:一致性 0+]ol:i  
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?| K~ 6[zJ4  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <lBY  
-t:~d:  
struct holder %xq/eC7  
  { ;MH<T6b  
  // 6/Pw'4H9$  
  template < typename T > BmP!/i_  
T &   operator ()( const T & r) const +l " z  
  { v7ShXX:  
  return (T & )r; OcBK n=8  
} |H LU5=Y  
} ; l^B PTg)X@  
C{r Sq  
这样的话assignment也必须相应改动: ,W!v0*uxp&  
>*hY1@N1  
template < typename Left, typename Right > X<OOgC  
class assignment SGuLL+|W#8  
  { *C (/ 2  
Left l; gW[(gf.oo  
Right r; k{?Pgf27  
public :  9z9EK'g  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 9F&s9(=\  
template < typename T2 > c%N8|!e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } P}AfXgr  
} ; HX(Z(rcI  
,'KQFC   
同时,holder的operator=也需要改动: <u 'q._m  
_h=kjc}[.O  
template < typename T > M+mO4q6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const am$-1+iX  
  { ^"g # !  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ]W-7 U_  
} :j}]nS  
COF_a%  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 /Lf+*u>"  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z uh!{_x;  
/ p_mFA]@  
return l(rhs) = r; U',9t  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [M7&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [HV>4,,3"  
2Op\`Ht &  
template < typename Tp > mkR1iY  
class constant_t s C/5N  
  { ?W#>9WQi  
  const Tp t; u9.x31^  
public : -W^jmwM   
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Y'75DE<BC  
template < typename T > :KJG3j?   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S-M| 6fv  
  { |m^qA](M  
  return t; 80p?qe  
} 8b^v@|)N  
} ; xS4B"/  
A 11w{`EM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9q ##)  
下面就可以修改holder的operator=了 !zd]6YL$  
{iyO96YI[^  
template < typename T > W' DpI7  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C Rd1zDB  
  { BRTM]tRZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); F)W7,^=X>-  
} VUo7Evc:.P  
N^G:m~>  
同时也要修改assignment的operator() $6(,/}==0  
yEaim~  
template < typename T2 > E!~Ok  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "1<>c/h  
现在代码看起来就很一致了。 <`B4+:;w6  
=`8%qh  
六. 问题2:链式操作 Z# +{ksU  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lHV&8fny  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 QWo_Zg0"  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 xHA6  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 aaN|g{pX  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct w4:  
HG1)q\Xd  
template < typename T > syEWc(5  
struct result_1 4oY<O  
  { #s'UA!)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 36NENzK  
} ; Q: H`TSR]  
!N`$`qAK  
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: G lz0`z  
{HJzhIgCf  
template < typename T > }`O_  
struct   ref cGevFlnh  
  { 'Xl_,; W]  
typedef T & reference; _1s\ztDpw  
} ; ZB+N[VJs)  
template < typename T > ;3nR_6\  
struct   ref < T &> q'07  
  { )zFPf]gz  
typedef T & reference; :YZqrcr}  
} ; j^t#>tZS  
F__(iXxC  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: z,6X{=  
x=UwyZ  
template < typename T > : MOr?"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ICJp-  
  { Ez3>}E,  
  return l(t) = r(t); L(p{>Ykcc  
} hdi/k!9[\  
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。  d"E@e21  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6;LM1 _  
l3d^V&Sk  
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 e?Pzhh a  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 5 A/[x $q  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,rvw E  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %gF; A*  
最后的布局是: !>~W5c^  
                Add Orb('Z,-3  
              /   \ 2D5S%27,  
            Divide   5 WUVRwJ 5  
            /   \ 5h"moh9tG  
          _1     3 : ryE`EhB  
似乎一切都解决了?不。 -Y*"!8  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 iIOA54!o  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 &"D *  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: jTo-xP{lC  
j%2l%Mx(  
template < typename Right > P1<Y7 +n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (*.t~6c?5  
Right & rt) const l?F&I.{J  
  { xQ4'$rL1d  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^)r^k8y'  
} :8}iZ.  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 [fN?=,8  
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。 "pb$[*_@$  
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。  mN>7vJ  
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。 eR'Df" +  
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。 nUAoPE  
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? uXs.7+f  
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: %i7bkdcwk  
J! ;g.q  
template < class Action > d)'am 3Q  
class picker : public Action F %OA  
  { D1&%N{  
public : =j%B`cJ66_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9<0p1WO  
  // all the operator overloaded .hYrE5\-  
} ; B{\cV-X$0  
0JQ0lzk1  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 k{*IR  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 2v ^bd^]u:  
EhEUkZE3 )  
template < typename Right > ?\GILB,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hJqLH ?Ri  
  { hXsd12  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /~w!7n<7  
} `0l)\  
0?)U?=>]p  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> >  xc%\%8C}  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ;Z\1PwT  
jOJ$QT  
template < typename T >   struct picker_maker X!}  t``  
  { d(.e%[`  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Y{6vW-z_<  
} ; _l?InNv  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Hzr<i4Y=w9  
  { -WDU~VSU  
typedef picker < T > result; ]7 qn&(]  
} ; Uu~7+oaQ  
<h(KI Y9T  
下面总的结构就有了: tx$kD2  
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。 P8tpbdZE-  
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。 l+6y$2QR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 %9,:  
至此链式操作完美实现。 o,| LO$~  
<qG4[W,[  
08J[9a0[  
七. 问题3 }?"}R<F|M,  
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。 8]@)0q {r  
[>5<&[A  
template < typename T1, typename T2 > #;9I3,@/Y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z(fXN$  
  { ^[K3]*!@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r-M:YB  
}  U 6((  
k)Y}X)\36  
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: z/IA @  
"m*.kB)e7  
template < typename T1, typename T2 > \;al@yC=T  
struct result_2 r)ni;aP  
  { cL31g_u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; XCCh*qym  
} ; m3Mo2};?  
F`/-Q>Q  
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? VMry$  
这个差事就留给了holder自己。 `Gct_6  
    Lk?%B)z  
Y ^s_v_s  
template < int Order > qPh @Bl3  
class holder; A 1b</2  
template <> qJjXN+/D  
class holder < 1 > UDjmXQ2,  
  { Yt]tRqrh;T  
public : BMubN   
template < typename T > N_dHPa  
  struct result_1 uvN Lm]*  
  { XRZj+muTZ  
  typedef T & result; 6f"jl  
} ; cT2&nZ  
template < typename T1, typename T2 > )gOVnA/M  
  struct result_2 lSMv9 :N  
  { <evvNSE  
  typedef T1 & result; {WBe(dc_%  
} ; +iS'$2)@  
template < typename T > ;E Z5/"T  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9YpgzCx Z  
  { bW"bkA80  
  return (T & )r; Wo&WO e  
} 2nNBX2 o&_  
template < typename T1, typename T2 >  8*nv+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const w_c)iJ  
  { y^PQgzm]  
  return (T1 & )r1; ,g69?w  
} r[doN{%  
} ; 75@!j[QL<  
nWfzwXP>_  
template <> #'poDX?  
class holder < 2 > z\S#P|;  
  { #[ei/p  
public : /_WA F90R?  
template < typename T > eUBf-xA  
  struct result_1 %bu$t,  
  { C%2BDj  
  typedef T & result; _?]0b7X  
} ; %7w=;]ym  
template < typename T1, typename T2 > 6Zr_W#SE  
  struct result_2 OQlmzg  
  { u|;?FQ$M  
  typedef T2 & result; VI xGD#m  
} ; [&_7w\m  
template < typename T > RIhu9W   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JD`IPQb~E  
  { Q6Ay$*y=D  
  return (T & )r; ///  
} \,UpFuU\  
template < typename T1, typename T2 > {Ad4H[]|]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gmdJ8$  
  { pUc N-WA  
  return (T2 & )r2; BiFU3FlTf  
} s ;3k#-w  
} ; ?*oBevUnCY  
6tx5{Xl-o  
4*AkUkP:T  
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> >。 NO)Hi)$X6Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6o5NeKZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +9^V9]{Vo  
Vy.gr4Cm  
return l(i, j) = r(i, j); EZ,Tc ;f=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'CQ~ZV5  
iXoEdt)  
  return ( int & )i; {GH0> 1&  
  return ( int & )j; 1K* `i(  
最后执行i = j;  :EGvI  
可见,参数被正确的选择了。 gGaA;YW1  
8v<802  
)WBp.j /#  
FT F`-}Hz  
{[|je ]3v  
八. 中期总结 g~7x+cu0  
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: Arr(rM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ?|i C-7{8L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 qjBF]3%t%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Wg!<V6}  
c-`'`L^J  
?[Sac]h ys  
0 ~a9gBG  
{"dvU "y)\  
r,43 gg  
九. 简化 0hN gr'  
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。 T'ko =k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 BvnNAi  
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: <)68ol~<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ym_w09   
  +-*/&|^等 La2f]+sV  
2. 返回引用。 qjm6\ii:)  
  =,各种复合赋值等 V}Ok>6(~  
3. 返回固定类型。 U/#X,Bi~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wsKOafrV  
4. 原样返回。 7Dt* ++:  
  operator, o8 B$6w:_  
5. 返回解引用的类型。 'bQjJRq!  
  operator*(单目) We`6# \Z X  
6. 返回地址。 kC_Kb&Q0  
  operator&(单目) 7&hhKEA  
7. 下表访问返回类型。 EXF|; @-"  
  operator[] zhC#<  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rq#\x{l  
  operator<<和operator>> ixvF `S9  
W" i3:r  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ` t6|09e  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )MWbZAI  
yC:C  
template < typename Left > qNuBK6E#4  
struct value_return tqFE>ojlI  
  { r}\m%(i  
template < typename T > >2s31 {  
  struct result_1 ]as+gZ8  
  { CJYpgSr  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; WHy r;m3)  
} ; 3j6Am{9  
?mp}_x#=  
template < typename T1, typename T2 > #rI4\K  
  struct result_2 )p`zN=t  
  { <~bvf A=  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ;%Zu[G`C  
} ; Z#t}yC%^d  
} ; o.g)[$M8cF  
01 <Ti"  
a7>^^?|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =c ;.cW  
8b[<:{[YB  
下面我们来剥离functor中的operator() grxlGS~Q  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sTu]C +A  
-NPX;e$<  
return l(t) op r(t) ="('  #o  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GK`U<.[c  
return op l(t) Z [YSE T  
return op l(t1, t2) Kgw, ]E&7  
return l(t) op vn x+1T  
return l(t1, t2) op p_B5fm7#6W  
return l(t)[r(t)] XY,!vLjL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] _[pbf ua  
Ew )1O9f  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: *5KDu$'(e  
单目: return f(l(t), r(t)); Rd;^ fBx  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'j9x(T1M1  
双目: return f(l(t)); u#+Is4Vh  
return f(l(t1, t2)); "=Cjm`9~j  
下面就是f的实现,以operator/为例 @:/H)F^x  
IMSLHwZ  
struct meta_divide j" 5 +"j  
  { 0TqIRUz "C  
template < typename T1, typename T2 > em9nuXG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @M*oq2U;  
  { f;%=S:3  
  return t1 / t2; 6Qn};tbnD  
} nC}Y+_wo0  
} ; G.:QA}FE'  
+F92_a4  
这个工作可以让宏来做: n >@Qx$-  
ROJ=ZYof  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ cKB1o0JsYJ  
template < typename T1, typename T2 > \ @Yw>s9X  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WCP2x.gb5  
以后可以直接用 HP,{/ $i:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4C }#lW9  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 gn:&akg  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) P>hR${KE  
J%IKdxa  
owzcc-g  
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 R9-Uoc/  
9*S9~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > cDq*B*e  
class unary_op : public Rettype ig^x%!;  
  { wln"g,ct  
    Left l; /],9N  
public : b/d 1(B@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Tq,dlDDOR  
-#Jp@6'k%  
template < typename T > lvH} 8 lJ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G4^6o[x  
      { i|xC#hV  
      return FuncType::execute(l(t)); ! Q8y]9O  
    } L5 wR4Ue)  
|qf ef &  
    template < typename T1, typename T2 > GK[9Cm"v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pHKc9VC  
      { hm0MO,i"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ~{ucr#]C  
    } FK @Gd)(  
} ; Mu@(^zW  
WJ/X`?k  
!8|?0>3)  
同样还可以申明一个binary_op K?Jo"oy7  
`(xzCRX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]VaMulb4  
class binary_op : public Rettype Uka(Vr:  
  { qb$M.-\ne  
    Left l; sn8l3h)  
Right r; GC[Ot~*_  
public : &hJQHlyJM0  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _q}^#-  
-Np}<O`./  
template < typename T > y?UB?2 VN  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RBpv40n0  
      { zFr#j~L"  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x$z>.4  
    } EKUiX#p: M  
/H$:Q|T}  
    template < typename T1, typename T2 > A&V'WahC@I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P}w0=  
      { 2>g!+p Ox  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); MaZVGrcC  
    } d wku6lCk  
} ;  Q!(qb  
lL,0IfC,  
4'y@ne}g!  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |?v+8QL,;t  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #&Rx?V  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Y+gNi_dE  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W$J@|i  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h>A~yDT[  
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。。。 sC_doh_M  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 h7PIF*7m e  
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) >$7{H]  
下面是修改过的unary_op ,WE2MAjhT  
P:UR:y([  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ywj'O e41  
class unary_op ~<"{u-q#K  
  { 7*r!-$  
Left l; nnTiu,2R  
  7>3+]njw  
public : %<1_\N7  
WH<\f |xR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} f%yNq6l  
(8(P12l  
template < typename T > <m*j1|^{t  
  struct result_1 `We?j7O  
  { 6 )lWuY]e  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZQyXzERp  
} ; zor  
6%MM)Vj+u  
template < typename T1, typename T2 > \q"vC1,9  
  struct result_2 n`D-?]*  
  { m,Mg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _pkmHj(  
} ; A27!I+M  
^xq)Q?[{  
template < typename T1, typename T2 > ]'<"qY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EME}G42KN  
  { 2>)::9e4  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M&KJZ  
} OG^#e+  
ZeH=]G4Zv7  
template < typename T > ^2nH6,LPS  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %-an\.a.  
  { of>H&G)@  
  return OpClass::execute(lt(t)); A`V:r2hnb  
} ~n%]u! 6  
Q 822 #  
} ; 4{%-r[C9k  
!Hj 7|5  
AIw~@*T  
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 |5*:ThC[  
好啦,现在才真正完美了。 <W/YC 2b  
现在在picker里面就可以这么添加了: #(-?i\i  
oTveY  
template < typename Right > 58]t iP"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0+k=gO  
  { vkLyGb7r<  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); k;HI-v  
} Is!+ `[ma  
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。 7TA&u'  
ckbD/+  
,S1'SCwVdJ  
7e Hj"_;  
Fu65VLKh  
十. bind hmI> 7@&  
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。 %V92q0XW  
先来分析一下一段例子 x) R4_ 3  
2,p= %  
IeB^BD+j  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V5+|H1=  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9L>ep&u)^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 uExYgI`<%&  
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。 [pz1f!Wn  
我们来写个简单的。 jsq|K=x,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: lN7YU-ygz  
对于函数对象类的版本: }sM_^&e4X  
>~uKkQ_p  
template < typename Func > MX7$f (Hy  
struct functor_trait VVc-Dx  
  { ,PX7}//X^  
typedef typename Func::result_type result_type; uC?/p1  
} ; j^ttTq|l  
对于无参数函数的版本: hne}G._b  
JR|P]}  
template < typename Ret > LGWQBEXw  
struct functor_trait < Ret ( * )() > p e$WSS J  
  { L7N>p4h]Xj  
typedef Ret result_type; Bb7Vf7>  
} ; gh% Q9Ni-  
对于单参数函数的版本: T8Ye+eP}  
UC!"1)~mt`  
template < typename Ret, typename V1 > +Rq]_ sDu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Q S<)*  
  { +[#^c3x2  
typedef Ret result_type; fAD {sg  
} ; (n2=.9k!  
对于双参数函数的版本: [L?WM>]%  
VQbKrnX  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > /Mw0<#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > oMKGM@V  
  { YGZa##i  
typedef Ret result_type; !uhh_3RH  
} ; &izk$~  
等等。。。 8zpTCae^=7  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Cil1wFBb  
F#|mN0op  
template < typename Func > Pa/2])w  
struct func_return Zrq\:KxX  
  { dbfI!4  
template < typename T > Cp#}x1{  
  struct result_1 PBAQ KQ  
  { 'L2[^iF9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Jy0(g T  
} ; ?IR+OCAA  
LHq*E`  
template < typename T1, typename T2 > t=n@<1d  
  struct result_2 OJs s  
  { n&FRjq9y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -V:7j8  
} ; ~ \ Udl  
} ; mnM$#%q;%  
=Ct$!uun  
2XV3f$,H  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $lF\FC  
/+f3jy:d  
template < typename Func, typename aPicker > jo"zd b  
class binder_1 nc:K!7:  
  { #|6M*;lN|  
Func fn; t8Giv89{  
aPicker pk; 8[u$CTl7a  
public : SOvo%L@  
UeaHH]U  
template < typename T > _%<q ZT  
  struct result_1 ~.Cu,>fV  
  { -7m7.>/M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; xOc&n0}%  
} ; N)X51;+  
,>3|\4/Q  
template < typename T1, typename T2 > =Ka :i>  
  struct result_2 Y^'mBM#j  
  { XI5q>cd\Sz  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e;&fO[ 2  
} ; (&qjY I  
I>@Qfc bG  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9S{0vc/2@  
[?F]S:/i  
template < typename T >  -to3I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Wp//SV  
  { \PK}4<x}  
  return fn(pk(t)); u=sZFr@m[  
} E1>zKENN;  
template < typename T1, typename T2 > j6BFh=?D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =T|m#*{.L  
  { vtXZ`[D,l)  
  return fn(pk(t1, t2)); YJB f~0r  
} mA6Nmq%{ F  
} ; LS4E.Xdn  
.Yxf0y?uv  
iIU>:)i  
一目了然不是么? "ax"k0  
最后实现bind <*DP G\6Ma  
NV9H"fI  
 ),f d,  
template < typename Func, typename aPicker > @%[ VegT  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r#WAS2.TP  
  { q#.+P1"U  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); P6;Cohfh  
} 1lf]}V  
{_]<mwd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 YMn_9s7<  
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。 ;r3|EA35  
\_3#%%z  
十一. phoenix A]OVmw  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: *@[+C~U  
6q~*\KRk  
for_each(v.begin(), v.end(), /w:~!3Aj0+  
( SgY\h{{sP  
do_ [HQ Bx`3TS  
[ mf)E%qo  
  cout << _1 <<   " , " ?a` $Y>?h  
] Iqb|.vLG  
.while_( -- _1), *gN)a%9  
cout << var( " \n " ) t`vIcCXqyl  
) \m1jV>q  
); ??=7pFm  
oOHr~<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: IsP!ZcV;  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ph=U<D4  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bd3q207>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: S&;D  
XB\n4 |4  
.l~g`._  
template < typename Cond, typename Actor > /SQ1i}%  
class do_while uzWz+atH  
  { G>0 hi1  
Cond cd; 2f.4P]s`T  
Actor act; o'p[G]NQ1o  
public : JbEQ35r  
template < typename T > \UBQ:+3  
  struct result_1 '@eH)wh@m)  
  { Y(P <9 m:  
  typedef int result_type; T'e p&tNY  
} ; KVCj06}j  
gD/% l[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6O'6,%#  
cY[qX/0~  
template < typename T > F9 C3i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :*s+X$x,<  
  { kK$*,]iCp  
  do y,=TB#  
    { *p7_rY  
  act(t); \x+"1  
  } ajALca4  
  while (cd(t)); {AMoE +U  
  return   0 ; M]M(E) *5  
} wT-@v,$  
} ; rgXD>yu(  
UvM_~qo  
dLy-J1h\  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). {]dH+J7  
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。 .3,6Oo  
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。 \P7y&`|  
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。 cp<jwcc!  
下面就是产生这个functor的类:  0@dN$e  
6i_dL|c  
xEvm>BZi  
template < typename Actor > T&~7*j(|e  
class do_while_actor xl;0&/7e  
  { c %.vI  
Actor act; ,Frdi>7 ~  
public : 2@#`x"0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _=RK  
1# X*kF  
template < typename Cond > c-hhA%@Wq  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Gmp`3  
} ; PV,AN   
4m3pF0k  
,?zOJ,wl  
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@b GLS  
最后,是那个do_ &u7oa  
om}jQJ]KH  
N(BCe\FV  
class do_while_invoker `<^1Ik[g  
  { 3WQ"3^G  
public : 2rJeON  
template < typename Actor > bjYaJtn  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Vm <9/UG<  
  { uw`fC%-xh  
  return do_while_actor < Actor > (act); B!zqvShF  
} cJ!C=J  
} do_; ,=Fn6'  
yCG<qQz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @%sr#YqY  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1I -LGe[Q  
最后来说说怎么处理break和continue +F3`?6UXz  
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。 lc2RMu  
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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