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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8 yi#] 5`Q  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 q4w]9b/  
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, R:&y@/JY8[  
]xMZo){[|  
z9 Ch %A{  
^h2+""  
  class filler 3^% 2,  
  { ,7bhUE/VB  
public : M1Ff ,]w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ,cS#  
} ; &'&)E((  
}xt^}:D  
mj e9i  
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: s|A[HQUtJ  
e+-#/i*  
6q8}8;STTY  
IB| 6\uKn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DJ<+" .v!  
.O'~s/h  
aT Izf qCM  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 No6-i{HZ  
.U=x2txb  
LEP TL#WT1  
H=,>-eVv*  
二. 战前分析 xok T  
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。 f4\$<g/~  
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 jY%.t)>)  
au+Jz_$)  
A :KZyd"Z  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); )Cj1VjAg  
  /* --------------------------------------------- */ =TNFAt  
vector < int *> vp( 10 ); HM0&%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WwTl|wgvyI  
/* --------------------------------------------- */ M>m!\bb%.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [pEb`s  
/* --------------------------------------------- */ ()Kaxcs?+  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `r-Jy{!y4  
  /* --------------------------------------------- */ v JGH8$%;,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); anpKW a  
/* --------------------------------------------- */ g$#A'Du  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ~mt{j7  
48^C+#Jbc  
Qd YYWD   
=cS5f#0  
看了之后,我们可以思考一些问题: JD0s0>q_  
1._1, _2是什么? aV|V C $  
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。 h M7 SGEV  
2._1 = 1是在做什么? 9#P~cW?  
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。 i"iy 0 ?  
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。 L-E?1qhP>  
y[.lfW?)  
R,78}7B  
三. 动工 qOy(dG g  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N [3Y~HX!q  
yH-&o,  
|wv+g0]Pg^  
*,CJ 3< >  
template < typename T > $`7Fk%#+e  
class assignment [<U=)!Swg  
  { 0nCiN;sA  
T value;  w (RRu~J  
public : 1aS:bFi`  
assignment( const T & v) : value(v) {} n:wAxU  
template < typename T2 > Gr&e]M[l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >Tl/3{V  
} ; >SvS(N{  
P.q7rk<  
+J C"@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 go yDG/  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment AEnkx!o  
@0PWbs$  
6?%$e$s  
k6z ]-XG  
  class holder oqh@ (<%  
  { ]U'zy+  
public : =|Qxv`S1  
template < typename T > +U J~/XV  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const uwI"V|g%a&  
  {  u? >x  
  return assignment < T > (t); ~E8/m_> rU  
} . G25D  
} ; .!L{yU,  
!9HWx_,|Z  
[^}bc-9?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: Nb3O> &J  
Q~ Ad{yC  
  static holder _1; eP:\\; ;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n(#yGzq  
q {   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); hNYO+LrI)  
而不用手动写一个函数对象。 $-pijBiz_  
vv2[t  
Q'3tDc<  
0[d*Z  
四. 问题分析 7_Te-i  
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。 XSN=0N!GB  
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。 /mp!%j~  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >)NS U  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 jPz1W4pk  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GY@:[u.&  
6 F39'  
五. 问题1:一致性 \}n_Sk  
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?| ,d lq2  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 r7V !M1  
4HZXv\$  
struct holder 8EJP~bt  
  { wBw(T1VN  
  // ADOA&r[  
  template < typename T > jHE^d<=O^  
T &   operator ()( const T & r) const M~`^deU1  
  { ;<T,W[3J  
  return (T & )r; GNuIcy  
} S?JGg.)  
} ; x)eF{%QB  
iyR"O1]  
这样的话assignment也必须相应改动: Hq gg*4#  
NhTJB7  
template < typename Left, typename Right > Vh=U/{Rp1  
class assignment $.w$x1  
  { FAc^[~E  
Left l; ojm IEzsz  
Right r; a @3s71  
public : 0:I<TJ~P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `bV&n!Y_  
template < typename T2 > .)bNi*&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {fV$\^c  
} ; =6 zK 1Z  
[742s]j  
同时,holder的operator=也需要改动: O/#uQn}  
2v@B7r4}  
template < typename T > |w#~v%w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w 2U302TZ  
  { 0,@^<G8?  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2T?Y  
} XHJ` C\xR  
Np$&8v+en  
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。 8* #$ 3e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 T2rBH]5  
o6~JAvw  
return l(rhs) = r; :06.b:_  
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。 [kxOv7a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Z1 ($9hE>  
Wuk8&P3  
template < typename Tp > UA~ 4O Q]  
class constant_t Uz rf,I[  
  { o%;ly  
  const Tp t; 3< 6h~ek )  
public : .<fdX()e,  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} /5L\:eX%  
template < typename T > (4ZO[Ae  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1(>2tEjYT  
  { 3}mg7KV&  
  return t; ir{ 4k  
} T=sAy/1oR  
} ; dy5}Jn%L  
=v<A&4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 m`q&[:  
下面就可以修改holder的operator=了 :X-S&S X0  
A:Gd F-;[  
template < typename T > ~&MDfpl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %3t;[$n#  
  { ]e"!ZR?XJ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); M&faa7  
}  s7:H  
a.?U $F  
同时也要修改assignment的operator() (>x05nh  
_$D!"z7i  
template < typename T2 > z9OpxW@Ou  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ,tyPZR_  
现在代码看起来就很一致了。 Tl[*(| /C  
SRk!HuXh  
六. 问题2:链式操作 7D:rq 8$\  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "cBqZzkk9j  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 kb/BE J  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,t wB" *  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 LJ@r+|>  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xJ. kd Tr  
39P55B/o%  
template < typename T > U{[YCs fk  
struct result_1 Rj>A",  
  { n9J{f"`m  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ~re}6-?  
} ; Tt{z_gU6  
rrj.]^E_~  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2@2d |  
Y(kf<Wo  
template < typename T > /JC1o&z_T  
struct   ref iZeq l1O  
  { ;sAGTq  
typedef T & reference; z,SI  
} ; "Z,T%]  
template < typename T > 4\v &8">LL  
struct   ref < T &> h\3-8m  
  { ~;Y Tz  
typedef T & reference; .f-=gZ* *  
} ; .lP',hn  
9Scg:}Nj  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2/s42 FoG  
,3f>-mP  
template < typename T > a*.#Zgy:lK  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const kI@<H<  
  { \6?a  
  return l(t) = r(t); R"P-+T=7M  
} )&>W/56/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1kL8EPT%o  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  @,k5T51m  
t? 6 et1~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 S-gO  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: BYM6cp+S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 jTt9;?)  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Z10}xqi!X  
最后的布局是: F5/,S   
                Add Rb:<?&7ZzN  
              /   \ id5`YA$  
            Divide   5 T~Bj],k_  
            /   \ I%a-5f$0  
          _1     3 LFHJj-nk  
似乎一切都解决了?不。 j"h/v7~  
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。 |M5#jVXj  
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。 Y01! 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: XJ3sqcS  
ycc G>%>r  
template < typename Right > bK~Toz< k  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8^j~uH  
Right & rt) const B^P&+,\[}  
  { I(pq3_9$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hd9HM5{p  
} Q9O_>mZy  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 c6 mS  
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。 k"&o)*d  
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。 Fl=H5HR  
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。 -~ ~h1  
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。 ]&Y^  
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? yFDeY PZP  
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: `<se&IZE  
YFB>GQ;  
template < class Action > |JYb4J4Ni  
class picker : public Action ,/b!Xm:  
  { d8jH?P-"  
public : qNj?Rwc  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9c)#j&2?H  
  // all the operator overloaded nD*iSb*  
} ; qovsM M  
65~E<)UJ  
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。 qD>^aEd@4  
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: >;c);|'}q  
\M\7k5$  
template < typename Right > ")uKDq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ei@  
  { g[pU5%|"[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); TxG@#" ^g}  
} m- <y|3  
Io3-\Ff  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r]p3DQ  
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。 a#r{FoU{M8  
`Fr ,,Q81\  
template < typename T >   struct picker_maker 2\1+M)  
  { . i4aM;Qy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8~C}0H  
} ; (y>N\xS9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ex p ?x  
  { nA,=g'7S  
typedef picker < T > result; X13+n2^8]  
} ; F:ycV~bE  
+-|""`I1I  
下面总的结构就有了: oa"Bpi9i  
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。 'xqyG XI  
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。 -@w,tbc$  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ?Xypn#OPt  
至此链式操作完美实现。 %@a;q?/?Nd  
[y`G p#  
c%doNY9Q  
七. 问题3 %;:![?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。 7w) 8s  
~q566k!Ll!  
template < typename T1, typename T2 > Pt5wm\  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'W_NRt:  
  { $GRwk>N  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _D4qnb@  
} ' /HShS!d  
Vp]7n!g4l  
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: JE9v+a{7  
{k.:DH)  
template < typename T1, typename T2 > $EFS_*<X  
struct result_2 ]gPx%c  
  { vf3)T;X>  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wL),/i&<  
} ; h7E?7nR  
jV*10kM<  
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? aYa`ex  
这个差事就留给了holder自己。 GW>F:<p  
    im &N &A  
]" V_`i7Z  
template < int Order > /W,hOv  
class holder; E6~VHQa2?  
template <> s 7 nl  
class holder < 1 > vOlfyH>  
  { 2K>1,[C'Z  
public : ++,I`x+p  
template < typename T > _@B?  
  struct result_1 %W D^0U|  
  { g$GGo[_0  
  typedef T & result; .c]>*/(+  
} ; G;cC!x<  
template < typename T1, typename T2 > f u\j  
  struct result_2 %^lD  
  { *Ze0V9$'  
  typedef T1 & result; F*U(Wl=  
} ; ZJs~,Q  
template < typename T > > .NLmzUX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const kB@gy}  
  { I=&i &6v8G  
  return (T & )r; AAa7)^R  
} :|V650/  
template < typename T1, typename T2 > O1o>eDE5A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const QD%xmP  
  { Nxt:U{`T'  
  return (T1 & )r1; &'^.>TJ\  
} ] hK}ASC  
} ; H}GGUE&c*  
LI.WcI3uS  
template <> {?lndBP<  
class holder < 2 > W6>t!1oO+  
  { 'v<v6vs  
public : tm5{h{AM  
template < typename T > T=YVG@fm?  
  struct result_1 '9u?lA^9$  
  { jA9uB.I,"b  
  typedef T & result; AcuZ? LYzK  
} ; ,(q] $eOZ  
template < typename T1, typename T2 > grE(8M  
  struct result_2 4#>Z.sf  
  { ?u:`?(\  
  typedef T2 & result; L~/,;PHN  
} ; f$:Y'$Z1  
template < typename T > 5B)&;[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 39O rY  
  { 3 orZBT  
  return (T & )r; I]d-WTd  
} w.58=Pr  
template < typename T1, typename T2 > 'MW%\W;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M *w{PjU  
  { PY_8*~Z  
  return (T2 & )r2; 4r4 #u'Om  
} T5T%[Gv  
} ; j=T8 b  
bDl#806PL  
!0lk}Uzkh  
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> >。 N4,oO H~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: F<{,W-my `  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Az y`4  
P]n0L4c  
return l(i, j) = r(i, j); 0fX` >-X  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8GW+:  
(rhlK} C  
  return ( int & )i; yq|yGf(4&  
  return ( int & )j; |*JMPg?zI  
最后执行i = j; =5*Wu+S4r  
可见,参数被正确的选择了。 plPPf+\  
kiJ=C2'&  
&!4E3&+2m  
@.E9 ml  
rzHBop-8  
八. 中期总结 rK'Lvt@w  
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: b||usv[or  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 J:W+'x`@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n[e C  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor .*YF{!R`h  
)B $Q  
QWa@?BO2p  
W8bp3JX"  
F8<G9#%s\  
%J2Ad  
九. 简化 b?OA|JqX  
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。 >k`qPpf&  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [ x+ -N7  
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: y'`7zJ  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .9e5@@VR  
  +-*/&|^等 ]wDqdD y7S  
2. 返回引用。 qdZ ^D  
  =,各种复合赋值等 eY#^vB  
3. 返回固定类型。 Vx.c`/  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) X<IW5*   
4. 原样返回。 oS$7k3s fj  
  operator, 40MKf/9  
5. 返回解引用的类型。 \:Tq0|]Px  
  operator*(单目) 9d|8c > I  
6. 返回地址。 \5&Mg81  
  operator&(单目) R98YGW_ dT  
7. 下表访问返回类型。 ^@8XJ[C,_  
  operator[] `},:dDHI  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :k ?`gm$  
  operator<<和operator>> ;UgwV/d  
@k;65'"Q  
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。 VD&wO'U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: @yb'h`f]  
M2ex 3m  
template < typename Left > T8\@CV!  
struct value_return I2HV{1(i  
  { |~%RSS~b*  
template < typename T > E8Kk )7  
  struct result_1 Hy :x.'i  
  { $+J39%Y!^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /9kxDbj  
} ; XdThl  
7#+Ih-&EQ  
template < typename T1, typename T2 > ~Yc~_)hD  
  struct result_2 %t,42jQ9  
  { ^A&{g.0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; (*r2bm2FPO  
} ; B!J?,SB  
} ; ):hz /vZ  
N LpKh1g  
SaGI4O_\s  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait } 'xGip@W  
$/ "+t.ir3  
下面我们来剥离functor中的operator() @bTm.3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Pq<43:*?  
9~j"6wS  
return l(t) op r(t) {J1rjrPo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) TJRp/BP  
return op l(t) M:OZWYQ  
return op l(t1, t2) <-N eusx%  
return l(t) op xib}E[-l#  
return l(t1, t2) op p' ^}J$  
return l(t)[r(t)] yB7si(,1>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =%I[o=6  
 U%r{{Q1  
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: 2X' H^t]7  
单目: return f(l(t), r(t)); *0,*F~n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); "k + :!D  
双目: return f(l(t)); :T$}@& -  
return f(l(t1, t2)); \mu';[gLd  
下面就是f的实现,以operator/为例 vM5I2C3_>!  
@=w)a  
struct meta_divide {(-923|,  
  { z^gz kXx7  
template < typename T1, typename T2 > j,].88H  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ,9 ^ 5  
  { [wSoZBl  
  return t1 / t2; U7fpaxc-  
} hb~d4J=S  
} ; @>U9CL"  
wH@< 0lw`<  
这个工作可以让宏来做: Z\C"/j<y  
a9lYX*:  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ke@Bf  
template < typename T1, typename T2 > \ ]b}3f<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; < q(i(%  
以后可以直接用 yD3vq}U!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) }mp`!7?>O  
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 PJKY$s.  
(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。。。) " Ke_dM  
=>Ae]mi 7  
Kc r)W  
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 h\#4[/  
C`Vuw|Xl  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ~hk!N!J\  
class unary_op : public Rettype IA1O]i S  
  { W!8$:Ih_Z  
    Left l; UE_>@_T  
public : :FSg%IUX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} :W&kl UU"  
GPAC0K^p  
template < typename T > vr47PM2al  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (.oDxs()I  
      { vQXF$/S  
      return FuncType::execute(l(t)); myXGMN$i  
    } E.$//P n|1  
y'f-4E<  
    template < typename T1, typename T2 > .w m<l:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T06w`'aL  
      { ocW`sE?EED  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9|>y[i  
    } 3H"F~_H  
} ; p(4Ek"  
G@ybx[_[@  
z}5'TV=^  
同样还可以申明一个binary_op Tz& cm =  
P'_ aNU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > xop\W4s_  
class binary_op : public Rettype `,GFiTPd  
  { N]c:8dOj  
    Left l; *Z"Kvj;>u  
Right r; /Jk.b/t.*S  
public : QKz2ONV=)  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q(8W5Fb?  
c$A}mL_  
template < typename T > e!i.u'z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =|-xj h  
      { F+xMXBD@>*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ?aG~E  
    } d9D*w/clMi  
#2.C$  
    template < typename T1, typename T2 > 5hCfi  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mn<ea&  
      { *LmzGF|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); U_B`SS  
    } A^c5CJ_  
} ; ; zy;M5l5.  
_x#r,1V+D  
b[;3y/X  
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 dnPr2oI?I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ~}~ yR*K%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) \BsvUGd  
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。 WWTJ%Rd|  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! yNx"Ey dk`  
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。。。 XnvaT(k7Y  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 8{Svax(  
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) gY=+G6;=<  
下面是修改过的unary_op 6d 8n1_  
N) z] F9Kg  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  93 `  
class unary_op QPF[D7\  
  { |4Q><6"G  
Left l; ',RR*{I  
  8J9o$Se  
public : {24Pv#ZG#^  
'Uo:b<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} P#Ikj& l   
s3T 6"%S`  
template < typename T > \@n/L{}(@  
  struct result_1 |@)ij c4i  
  { bL7mlh  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; !C0= h  
} ; b}q,cm  
]zK} X!  
template < typename T1, typename T2 > aR;Q^YJ+a  
  struct result_2 ?at~il$z'  
  { PsD]gN5"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; sAc)X!}  
} ; 0P53dF  
BQ&h&57K  
template < typename T1, typename T2 > /L[:C=u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }`^<ZNkb/  
  { `}Hnj*  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); z#*GPA8Em:  
} kQBVx8Uq]  
<~8W>Y\m  
template < typename T > tv|=`~Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )ZmE"  
  { +V\NMW4d  
  return OpClass::execute(lt(t)); )'<zC  
} bm7$DKp#  
r*3XM{bZ/@  
} ; 'XQv>J  
A><%"9pZ  
+Q_Gm3^  
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 pV-.r-P  
好啦,现在才真正完美了。 q C|re!K  
现在在picker里面就可以这么添加了: aA yFu_  
->#7_W  
template < typename Right > @o^sp|k !  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Vgm{=$  
  { B'0Il"g'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I~T?tm  
} bFx?HM.AGW  
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。 q{JD]A:  
ZyWC_r!  
O 1X !  
ZmHl~MR@  
|$0/:*  
十. bind SI(8.$1  
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。 )*JTxMQ  
先来分析一下一段例子 ;~q)^.K3  
?x/ L"h&Kp  
]ogy`O>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F^~#D, \  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E|Lh$9XONA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ,^,J[F  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 bU,& |K/  
我们来写个简单的。 BPOWo8TqD^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _1 JvA-  
对于函数对象类的版本: ff hD+-gTU  
nz&JG~Qfm  
template < typename Func > J/*[wj  
struct functor_trait e O}mZN  
  { &\K#UVDyhh  
typedef typename Func::result_type result_type; FxT [4  
} ; 6u7HO-aa  
对于无参数函数的版本: #sHP\|rA  
5m3sjcp_  
template < typename Ret > t2$:*PvE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3G&1. 8  
  { Ywr{/  
typedef Ret result_type; ,J#5Y.  
} ; x[kdQj2[&  
对于单参数函数的版本: zC^Ib&gm>,  
g/yXPzLU  
template < typename Ret, typename V1 > cK } Qu  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > vNt2s)J$  
  { =@f;s<v/  
typedef Ret result_type; 0&-sz=L  
} ; #,;k>2j0  
对于双参数函数的版本: O#|E7;  
&pAT  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > pQhv3F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > GgYomR:  
  { }?^G= IP4(  
typedef Ret result_type; Z~gqTB]H  
} ; Mf63 59  
等等。。。 ),Rj@52l  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &_6:TqJ  
f<'C<xnf  
template < typename Func > G7<X l}  
struct func_return kgu+ q\?  
  { lb('r"*.  
template < typename T > "869n37  
  struct result_1 M@3H]t?  
  { zYNJF>^<  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U|QDV16f  
} ; k4P.}SJ?  
V+q RDQ  
template < typename T1, typename T2 > >4E,_`3N  
  struct result_2 z,EOyi  
  { !]nCeo  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; g/J!U8W"  
} ; @wPmx*SF  
} ; zkOgL9 (_8  
73.b9mF  
m~K]|]iqQ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 zl[JnVF\6  
CAA~VEUL  
template < typename Func, typename aPicker >  ]gW J,  
class binder_1 S7vE[VF5  
  { one>vi`=  
Func fn; GwULtRa/  
aPicker pk; -iHhpD9"X  
public : |<0@RCgM  
#rwR)9iC0  
template < typename T > SJ-Sac58r  
  struct result_1 ]lY9[~ v  
  { loJ0PY'}=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; wGH@I_cy>  
} ; DPOPRi~  
= !X4j3Cv  
template < typename T1, typename T2 > ZIp=JR8o$  
  struct result_2 u/f&Wq/  
  { p3o?_ !Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _u>>+6,p  
} ; luT8>9X^:a  
86g+c  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} c"ztrKQQ  
'Ap 5Aq  
template < typename T > M)7enp) F.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <GN?J.B  
  { De_</1Au!2  
  return fn(pk(t)); O)R0,OPb  
} B .mV\W  
template < typename T1, typename T2 > M}Mzm2d#`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4;||g@f'[  
  { cIp h$@  
  return fn(pk(t1, t2)); i`$rzXcS  
} /(aX>_7jg  
} ; A2d2V**Z  
]Yex#K   
ihrrmlN?  
一目了然不是么? B(LV22#  
最后实现bind z<>_*Lfj  
p/~kw:I  
(&,R1dLo  
template < typename Func, typename aPicker > M'iKk[Hjfx  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Uj)]nJX  
  { =jt_1L4  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rUjr'O0  
} !%r`'|9y  
"S:N- Tf%U  
2个以上参数的bind可以同理实现。 w ZAXfNA  
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。 sIsu >eL  
c^IEj1@}'?  
十一. phoenix ]s@8I2_  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: hJsC \C,^  
Ui!|!V-  
for_each(v.begin(), v.end(), YPnJldVn  
( ^;Q pE  
do_ RfG$Px '  
[ 0pa^O$?p  
  cout << _1 <<   " , " ]H~,K]@.  
] FaE orQ  
.while_( -- _1), q&T'x> /  
cout << var( " \n " ) T(^8ki  
) t}*!UixE  
); |LE++t*X~  
1C=P#MU`  
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: :OaQq@V  
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 3G|fo4g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mp3_n:R?  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 8T )ELhTj  
4ZpF1Zc4B  
`+c9m^  
template < typename Cond, typename Actor > %nf=[f  
class do_while }#5roNH~Z  
  { %5?-g[  
Cond cd; }p?V5Qp  
Actor act; #-j! ;?  
public : $ywh%OEH  
template < typename T > %MZDm&f>Kk  
  struct result_1 6F/ OlK<  
  { |S`yXsg  
  typedef int result_type; !&p:=}s  
} ; 9k[},MM  
4Xk;Qd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 00a<(sS;  
t0d '>  
template < typename T > Ds,"E#?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ef:$1VIBda  
  { ]{+M>i[  
  do lv_%  
    { LY:?OGh  
  act(t); IYg3ve`x  
  } `yXx[deY  
  while (cd(t)); U{uWk3I_b  
  return   0 ; |SukiXJZF  
} "|r^l  
} ; O8~U<'=*  
p2DNbY\]  
NF(IF.8G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `=$jc4@J  
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。 P| P fG=  
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。 fZ~kw*0*  
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。 1S]gD&V  
下面就是产生这个functor的类: !^bB/e  
]op^dW1;0_  
<bXWkj  
template < typename Actor > fQTA@WAr  
class do_while_actor imCl{vt(kj  
  { '[yqi1 &  
Actor act; 4OZ5hH h  
public : uC*:#[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ji)4WG/1  
c]!D`FA*K  
template < typename Cond > ivUsMhx>S,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; -,fa{yt-  
} ; $aPHl  
ctUF/[_w;  
%v+fN?%x,d  
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|\'9"@  
最后,是那个do_ :UDn^ (#  
/mB Beg^a  
<,4R2'  
class do_while_invoker azDC'.3{p  
  { +x9"#0|k;  
public : 9<(K6Q  
template < typename Actor > @+\S!o3m  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Y K?*7  
  { L^ #<HQ  
  return do_while_actor < Actor > (act); 7fW=5wc  
} 7=p-A _X  
} do_; T:g4D z*2\  
Neo^C_[vN  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Vyt~OTI\  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 e9Ul A  
最后来说说怎么处理break和continue 0nD=|W\@{  
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。 VM]GYz|#]  
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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