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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda +nm?+ F  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1^^9'/  
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, 6[SE*/E@L  
dBM> ;S;v  
8w L%(p  
xe9V'wICp(  
  class filler JF-ew"o<E  
  { P h/!a6y  
public : #SIIhpjA(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} H*VZ&{\7  
} ; cH{[\F"Eb  
1 -:{&!  
Nx^r&pr  
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: $hE,BeQ  
X9/]< Y<!  
(5R_q.Wu  
8V(-S,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); |"o/GUI~  
J~(M%] &k^  
a+#Aitd  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 mmx; Vt$i  
8CN~o|uN  
3 V{&o,6  
#(f- cK  
二. 战前分析 mCQn '{)  
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。 XTPf~Te,=  
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 YDo Vm?  
ac< hz0   
z4iZE*ZS  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V1!;Hvm]+  
  /* --------------------------------------------- */ $ ";NS6 1  
vector < int *> vp( 10 ); %X>P+6<=  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); /%9CR'%*c  
/* --------------------------------------------- */ ?K/N{GK%{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); jg+q{ ^  
/* --------------------------------------------- */ Md(h-wYr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); R#w9%+  
  /* --------------------------------------------- */ 'H.,S_v1x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); "+GKU)  
/* --------------------------------------------- */ .GH#`j  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^,WXvOy  
NP< {WL#  
/C"?Y'  
oNK-^N?-T  
看了之后,我们可以思考一些问题: O~=|6#c  
1._1, _2是什么? UYW{A G2C  
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&Z / .{F  
2._1 = 1是在做什么? #mvOhu  
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。 Q\k|pg?  
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。 B9Y*'hmI  
_8eN^oc%  
'v V |un(6  
三. 动工 0b~{l;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: [23F0-p  
@h$4Mt7N  
6l|,J`G  
%tC3@S  
template < typename T > LA%t'n h  
class assignment UxS@]YC  
  { u iEAi  
T value; 9u2Mra  
public : j\9v1O!T  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^KO=8m( )J  
template < typename T2 > ,OilGTQ#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 5(V'<  
} ; e"]*^Q  
[sF z ;Py]  
}W)c-91  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |wYOO(!  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {:m%n-  
9u&q{I  
K)!Nf.r$9  
C% )Xz  
  class holder Ebk_(Py\  
  { M^twD*  
public : g k.c"$2  
template < typename T > JDA:)[;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Yo$NE  
  { K9 tuiD+j  
  return assignment < T > (t); 7[}K 2.W.  
} }q~M$  
} ; O?I~XM'S  
XKEd~2h<y  
FBCi,_ \4  
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: 4LfD{-_uW  
z%cpV{Nu  
  static holder _1; X\dPQwasM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 00d<V:Aoy  
2G9sKg,kL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^Cm9[1p  
而不用手动写一个函数对象。 hQT  p&  
OB{d^e}  
?9)-?tZ^Q  
J4 Tc q  
四. 问题分析 ^3B&E^R  
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。 cGVIO"(VP  
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。 )`sEdVxbr  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 r?l7_aBv3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 & 1:_+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `?H yDny  
5[py{Gq  
五. 问题1:一致性 [-$:XOO  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?|  3~mi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 +oT/v3,  
2zz7/]?Q   
struct holder [A.ix}3mm  
  { 3wQUNv0z  
  // +mgmC_Q(0  
  template < typename T > gq^j-!Q)Q<  
T &   operator ()( const T & r) const >)&]Ss5J  
  { _7#9nJ3|  
  return (T & )r; aU)NbESu  
} S?M'JoYy  
} ; 5ZXP$.  
zP8a=Iv  
这样的话assignment也必须相应改动: a->;K+  
\.`;p  
template < typename Left, typename Right > Nzo;j0 [  
class assignment 4zRz U  
  { Lcx)wof  
Left l; K>tubLYh  
Right r; _Prh&Q1zs  
public : 8{t^< j$n  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} jOYa}jm?  
template < typename T2 > FKX+ z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } j!It1B  
} ; %l#i9$s  
$hn=MOMc  
同时,holder的operator=也需要改动: G=.vo3  
!6R;fD#^s  
template < typename T > +4N7 _Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #%;QcDXRe  
  { &7i o/d\/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); *u i!|;  
} gyz#:z$p^  
3u)NkS=  
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。 w=ib@_:f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _DlX F  
x e~lV  
return l(rhs) = r; co93}A,k  
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。 JBYmy_Su  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: g?e$B}%  
@Nm;lZK  
template < typename Tp > pn:) Rq0  
class constant_t ]d4`PXI  
  { YT*_ vmJV  
  const Tp t; \I@hDMqv  
public : J|uxn<E<>  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $j+RUelFY  
template < typename T > 6/%dD DU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const V>$A\AWw  
  { a'[Ah2}3r<  
  return t; e2~$=f-  
} R;G"LT  
} ; o#D;H[' A  
IzuYkl}  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 r@O5{V  
下面就可以修改holder的operator=了 u n)YK  
SH009@l_8  
template < typename T > 2ncD,@ij  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const .~nk' m  
  { 1I=>0 c  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); &}:]uC  
} UgVLHwkvk  
RjcU0$Hi  
同时也要修改assignment的operator() V1P]mUs{1  
+2KYtyI  
template < typename T2 > tFi'RRZ  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 5~pQ$-  
现在代码看起来就很一致了。 Xxz_h*  
U '$W$()p  
六. 问题2:链式操作 '4"9f]:  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 '{[n,xeR  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。  y[C++Q  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 I1a>w=x!+  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 |= o)|z2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct --> ~<o  
MXsCm(  
template < typename T > -lb,0   
struct result_1 +sW;p?K7eO  
  { I<``d Ne9Q  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ]UMt  
} ; =(3Yj[>st  
Sb/`a~q ^  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: k6}M7 &nY  
mRNA,*  
template < typename T > Hdn%r<+c  
struct   ref jQ"z\}Wf  
  { mnG\qsKNLK  
typedef T & reference; \Fs+H,S<  
} ; j@Ta\a-,x  
template < typename T > Qvx[F:#Tk  
struct   ref < T &> "KiTjl`M,  
  { , S }  
typedef T & reference; eXYf"hU,  
} ; p9(|p Z  
sU=7)*$  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: )@Vz,f\}  
J-k/#A4o  
template < typename T > >x3$Ld  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const P&=H<^yd  
  { "8-;Dq'+  
  return l(t) = r(t); na4^>:r~  
} n | M~C\*  
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。 =-m"y~{>3  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Qf .ASC   
%FhUjHm  
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 !P"@oJ/Yy_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: [Nw%fuB  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 mWP1mc:M(  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 LK}*k/eG  
最后的布局是: A hCqQ.O71  
                Add SqosJ}K  
              /   \ JnY.]:  
            Divide   5 DmA~Vj!a^y  
            /   \ (rE.ft5$9  
          _1     3 I)AbH<G{  
似乎一切都解决了?不。 EW~M,+?  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 GpZ}xY'|w,  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 itn<c2UyA  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]F#}8$  
iU/v; T(  
template < typename Right > GD -cP5$  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !SPu9:  
Right & rt) const 4/?@ %  
  { \5pBK  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |6O7_U#q  
} >At* jg48  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 |\<L7|hb9  
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。 l8~s#:v6X  
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。 :?P>))vT%  
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。 (Zz8 ldO  
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。 'o]kOp@q  
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? AeR*79x  
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: bn#'o(Lp  
\n<9R8g5  
template < class Action > PY76;D*`  
class picker : public Action i1 >oRT{Z  
  { _PPn =kuMa  
public : A:4?Jd>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} )_a;xB` S(  
  // all the operator overloaded k4-S:kVo  
} ; \#sdN#e;XA  
^5n#hSqZ=M  
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。 1'YUK"i  
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: H#/Hs#  
7tP qez#  
template < typename Right > ^e{]WH?  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const &[7z:`+Y##  
  { E"zC6iYZ;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;Xl {m`E+  
} ,v#O{ma  
cb5T-'hY  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > @gnLY  
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。 2 -pv &  
KsSIX  
template < typename T >   struct picker_maker @+7CfvM  
  { pCC3r t(  
typedef picker < constant_t < T >   > result; gx.\&W b  
} ; iyv5\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Y~k,AJ{ ^  
  { rtdEIk  
typedef picker < T > result; O>eg_K,c  
} ; jx#9  
DEW;0ic  
下面总的结构就有了: :?j]W2+kR  
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。 pnTz.)'46  
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。 (tCBbPW6T?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 /V }Z,'+  
至此链式操作完美实现。 '<U4D  
v, !`A!{D  
[ D"5@  
七. 问题3 CT/>x3o  
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。 A_Y5{6@  
aMJJ|iiU  
template < typename T1, typename T2 > c-**~tb(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~U4Cf >  
  { OHv4Yy]$B  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); x~ID[  
} b%].D(qBy  
bO* hmDt  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Y,?kS dS  
gnadx52FP  
template < typename T1, typename T2 > .I]EP-  
struct result_2 uNca@xl'  
  { ?CldcxM#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; a- lF}P\  
} ; |S]T,`7u  
OBf$Z"i  
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? `neo.]  
这个差事就留给了holder自己。 %I;uqf  
    5cb8=W -  
h0C>z2iH  
template < int Order > :1;"{=Yx}  
class holder; %' /^[j#  
template <> :o:Z   
class holder < 1 > r::0\{{r"p  
  { f?TS#jG4}  
public : ==S^IBG  
template < typename T > dM-~Qo  
  struct result_1 iI;np+uYk  
  { c9djBUAk&  
  typedef T & result; ]MC5 uKn  
} ; E)|Bl>  
template < typename T1, typename T2 > $wbIe"|  
  struct result_2 @k\,XV`T~t  
  { qfRrX"  
  typedef T1 & result; sq@c?!'  
} ; 8T8]gM  
template < typename T > >>cL"m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 39d$B'"<1  
  { Ya-GDB;L  
  return (T & )r; z /nW; ow  
} }*b\=AS=  
template < typename T1, typename T2 > h gu\~}kD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wxN&k$`a  
  { $~\Tl:!#?  
  return (T1 & )r1; R+2~%|{d  
} N36B*9m&p  
} ; WXG0Z  
a5&[O  
template <> EKS?3z%!  
class holder < 2 > b;nqhO[f}  
  { +11 oVW  
public : aimf,(+  
template < typename T > TmK8z  
  struct result_1 m}]QP\  
  { V{ ~~8b1E  
  typedef T & result; H%Z;Yt8^gt  
} ; YN~1.!F  
template < typename T1, typename T2 > Ocz21gl-?`  
  struct result_2 _Fe=:q  
  { y'n<oSB}  
  typedef T2 & result; MZqHL4<|  
} ; PZ#aq~>w  
template < typename T > N34bB>_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @1U6sQ  
  { "ZA`Lp;%w  
  return (T & )r; .-[]po  
} K)}Vr8,V  
template < typename T1, typename T2 > KuEM~Q=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *}_i[6_\E  
  { =LEzcq>XO  
  return (T2 & )r2; C%j@s|  
} .y0u"@iF  
} ; j^eM i  
Cv/3-&5S  
o{ccO29H/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 RWoVN$i>  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: b,'rz04^  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: c{39,oF  
1_StgFu u  
return l(i, j) = r(i, j); v[ R_6  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) t}MT<Jj  
|!1iLWQ  
  return ( int & )i; jS5K:yx<  
  return ( int & )j; ;&kZ7%  
最后执行i = j; =$ubSfx  
可见,参数被正确的选择了。 #qJ6iA6{  
" Lh XR  
pK'D(t  
 (C%qA<6  
i98PlAq)B  
八. 中期总结 IxY!.d_s|~  
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: = N:5#A  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 L Z3=K`gj  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 U.<ad  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor :K(+ KN(  
Jq+@%#G  
$. sTb  
QqcAmp  
>R.!Qze\G  
B0gs<E  
九. 简化 "IWL& cH3  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 0 4oMgH>Vd  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SL_JA  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 9'KOc5@l^  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 B<~BX [  
  +-*/&|^等 ;@n/g U  
2. 返回引用。 0.1?hb|p5T  
  =,各种复合赋值等 Ju.T.)H  
3. 返回固定类型。 +Lo,*  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _$oE'lat  
4. 原样返回。  AZ-JaE  
  operator, ntZHO}'  
5. 返回解引用的类型。 yPH5/5;,  
  operator*(单目) ;3Q3!+%j  
6. 返回地址。 Su'l &]  
  operator&(单目) pz.fZV  
7. 下表访问返回类型。 AQc9@3T~Bi  
  operator[] #Q|ACNpYM  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 NF7+Gp6?q  
  operator<<和operator>> ,~NJ}4wP  
|s!n7%|,7  
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。 1\5po^Oioy  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: l585L3i  
CR-2>,*a9  
template < typename Left > qc6d,z/  
struct value_return <h`}I3Ao  
  { X u>]$+u#  
template < typename T > YO;@Tj2)x  
  struct result_1 V j[,o Vt$  
  { /qd~|[Kx:  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; MhN 8'y(  
} ; ~e+pa|lO  
Wix4se1Ac  
template < typename T1, typename T2 > ) =|8%IrB  
  struct result_2 D]K?ntS[*  
  { r<"k /  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; $u,`bX  
} ; =Unu>p}2V  
} ; $XFFNE`%  
/? Bu^KX  
Bo/i =/7%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait s18A  
(z%OK[  
下面我们来剥离functor中的operator() F>5)Clq  
首先operator里面的代码全是下面的形式: gE6{R+sp  
G\*`%B_ n  
return l(t) op r(t) =n M Aw&`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {JW_ZJx  
return op l(t) q}J Eesf  
return op l(t1, t2) GUsJF;;V  
return l(t) op IVG77+O# }  
return l(t1, t2) op 4HyD=6V#  
return l(t)[r(t)] 3:gF4(.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6yMaW eT  
aOW$H:b  
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: E1|:t$>Ld  
单目: return f(l(t), r(t)); kJ B u7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); E}|IU Pm  
双目: return f(l(t)); 6+yA4pRSd  
return f(l(t1, t2)); V"|j Dnn5  
下面就是f的实现,以operator/为例 \-:4TuU  
\p J<@  
struct meta_divide \2)~dV:6+  
  { +InFv" wt  
template < typename T1, typename T2 > D;X/7 p|>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) c nV2}U/\  
  { :"Kr-Hm`  
  return t1 / t2; 1zY" Uxp  
} N`5 mPE  
} ; 5f#]dgBe  
BE," lX  
这个工作可以让宏来做: B%KfB VC  
Ert` ]s~  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ (e[8`C  
template < typename T1, typename T2 > \ /@K1"/fqH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; O@,9a~Ghd  
以后可以直接用 5=P*<Dnj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) . AX6xc6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ,+E"s3NW  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) <z-+{-?z~  
(hIy31Pf  
&, WQr  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 -<aN$O  
gJuA*^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > LT) G"U~  
class unary_op : public Rettype ~ ^) 4*@i6  
  { [xg& `x9,.  
    Left l; Z66q0wR7  
public : :%"$8o*0W  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} X?q,m4+  
A\~tr   
template < typename T > 5KwT(R o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const mdukl!_x  
      { :HDU \|{^  
      return FuncType::execute(l(t)); _0qp!-l}  
    } (Zv/(SE5%  
8hm|9  
    template < typename T1, typename T2 > +`Ypc  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?ZT+4U00U  
      { E=8$*YUW(g  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nn6&`$(Q~  
    } %v 1NDhaXz  
} ; \*6Ld %:h$  
&\/p5RX  
5$L=l  
同样还可以申明一个binary_op K,L  
JO"-"&>  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :I^I=A%Pe(  
class binary_op : public Rettype fs wQ*  
  { 6$*ZH *  
    Left l; z\ ?cazQ  
Right r; 8.4+4Vxh   
public : O %?d0K  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \dw*yZ^  
nA>kJSL'$  
template < typename T > l|p \8=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t^-yK;`?q:  
      { .YcI .  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3,RaM^5dV  
    } yCT:U&8%F  
P n|*(sTl  
    template < typename T1, typename T2 > /K<.$B8  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y]gb`z$?  
      { E||[(l,b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); aL%amL6CX  
    } ?go+oS^  
} ; O4i5 fVy{  
1JXa/f+  
K}p!W"!o  
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 ME%W,B.|"s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 V"{+cPBO)  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 46cd5SLK  
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。 w0i v\yIRQ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l3C%`[MB  
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。。。 k{q4Zz[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Q-g}{mFS  
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) {Ex*8sU%p%  
下面是修改过的unary_op *.]M1  
-$js5 Gx1  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > &hb:~>  
class unary_op ;>d uY\$<  
  {  mOkf   
Left l; 8 aHs I(  
  %@jL? u  
public : 8I`t`C/4  
~\^h;A'3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0[qU k(=}[  
Rr|&~%#z  
template < typename T > I*Q^$YnM  
  struct result_1 ;Xw'WMb*=  
  { <-1(G1v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `Y~EL?  
} ; (79y!&9p  
5uU.K3G7  
template < typename T1, typename T2 > [o0Z; }fU  
  struct result_2 |%@.@c  
  { _*SA_.0  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H8g1SMT  
} ; xA-u%Vf7@  
;QA`2$Ow  
template < typename T1, typename T2 > !u0qF!/W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1UHStR  
  { ^" EsBt  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^\z.E?v%  
} .1[[Y}  
I-QaR  
template < typename T > ;;9W/m~]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Sj$XRkbj:  
  { 8$H_:*A?  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4nfpPN t  
} s:6pPJL  
sMq*X^z )?  
} ; S|{'.XG  
T w!]N%E  
y3]7^+k  
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 pv`%  
好啦,现在才真正完美了。 @C]Q;>^|  
现在在picker里面就可以这么添加了: \m3;<A/3n  
F3aOKV^  
template < typename Right > :+9KNyA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ndIf1}   
  { p@H3NX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); c Bl F  
} :Kl~hzVSOa  
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。 ~i4h.ZLj  
FZW)C'j  
)}-,4Iu%  
PhHBmM GL  
r+}5;fQJ  
十. bind 1<y|,  
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。 GWNLET  
先来分析一下一段例子 I.f)rMl+h  
[7Yfv Xp  
$c!cO" U  
int foo( int x, int y) { return x - y;} |a(%a43fC  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 E|(T(4;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 }/ p>DMN  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 U4J9b p|  
我们来写个简单的。 pZS0;T]W,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: :N \j@yJK  
对于函数对象类的版本: }=1#ANM1  
HC4vet  
template < typename Func > %_rdO(   
struct functor_trait R6^U9 fDG  
  { }tvLe3O  
typedef typename Func::result_type result_type; Sn I-dXNF  
} ; As$:V<Z  
对于无参数函数的版本: 2yu\f u  
EJM6TI"  
template < typename Ret > Ow0-}Im~  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u!=9.3  
  { >vDa`|g  
typedef Ret result_type; K3uNR w  
} ; aZ[ aZU  
对于单参数函数的版本: d|^cKLu  
FT*OF 3  
template < typename Ret, typename V1 > C+, JLK  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8oM]gW;J~  
  { 0y>]6 8D  
typedef Ret result_type; 9n#Q1Xq  
} ; O5:?nD  
对于双参数函数的版本: %\5 wHT+)  
k<aKT?Ek>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ~]}V"O%,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W'3&\}  
  { :xn/9y+s  
typedef Ret result_type; T7vSp<i/  
} ; ]g#ur@Y%  
等等。。。 bPaE;?m  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Rgb1B3gu  
dQ&S&SW  
template < typename Func > :6~DOvY  
struct func_return Who7{|M\'  
  { z:RclDm  
template < typename T > c6IFt4)g  
  struct result_1 -8sm^A>C  
  { 3=6`'PKRQ  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }( x|  
} ; m!{}Y]FZn  
4dkU;Ob  
template < typename T1, typename T2 > ]zGgx07d  
  struct result_2 S >E|A %  
  { 3Uzb]D~u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ~Wh} W((L  
} ; Irk@#,{<  
} ; .rfufx9Sw  
( K5w0  
(C< ~:Y?%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Vb${Oy+  
3j{VpacZY  
template < typename Func, typename aPicker > d3A= (/>D  
class binder_1 qT`sPEs;V  
  { HOWm""IkB  
Func fn; 7qfo%n"  
aPicker pk; f1c Q*#2~  
public : l2v4SvbX  
aq ~g 54  
template < typename T > *gu4%  
  struct result_1 }E=:k&IDPB  
  { l,FK\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yo)a_rY  
} ; ]X:{y&g(  
UlBg6   
template < typename T1, typename T2 > *?/9lAm  
  struct result_2 "NUl7ce.R  
  { GF6c6TXF@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /*5t@_0fe  
} ; i^c  
C$X )I~M  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l_ycYD$ZA  
wRgh`Hc\}  
template < typename T > 7%p[n;-o&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :e-&,K  
  { 9N(<OY+Dgm  
  return fn(pk(t)); #"}Z'|X*  
} ,vBi)H  
template < typename T1, typename T2 > xrbDqA.b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Dp:u!tdbeg  
  { [ m*=Q  
  return fn(pk(t1, t2)); jEQr{X7bEL  
} NTRw:'  
} ; %|(~k*s4  
()=u#y  
],ow@}  
一目了然不是么? (k?,+jnR  
最后实现bind S>~QuCMY  
)A]E:]2  
3zJbb3e  
template < typename Func, typename aPicker > @kR/=EfS  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) '</  
  { 9XGzQ45R  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8fpaY{]  
} *wW/nr=\;  
!:Lb^C;/  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Q1qf'u  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 .Z=D|&!  
pm<zw-  
十一. phoenix mk JS_6  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: csTX',c  
Zf<M14iM  
for_each(v.begin(), v.end(), 1nh2()QI[  
( V}732?Jy  
do_ y}jX/Ln  
[ nV I\Or[  
  cout << _1 <<   " , " \XR%pC  
] \M>+6m@w  
.while_( -- _1), t?^C9(;6  
cout << var( " \n " ) ;$W/le"Xr  
)  5#JGNxO  
); 0*^)n&O  
Ww*='lz  
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: (j-[m\wF  
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 pfW0)V1t  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <Vp7G%"'W  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2BOe,giy  
TRG(W^<F  
S5ka;g  
template < typename Cond, typename Actor > BsVUEF,N  
class do_while -ecP@,  
  { gkS#=bv9e@  
Cond cd; 89KX.d  
Actor act; Z~o*$tF/  
public : 0A[p3xE\  
template < typename T > 7G}vQO  
  struct result_1 yn<z!z%mz  
  { 42LlR 0  
  typedef int result_type; 10 dVV[=  
} ; Ak%M,``(L  
S1^u/$*6  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -bSe=09;S|  
=tl[?6  
template < typename T > We3*WsX\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]H7_bix  
  { B?c9cS5Mj  
  do pRmnS;*z&  
    { 4R\bU"+jZ_  
  act(t); wzB*M}3  
  } $DC*&hqpt  
  while (cd(t)); ws5x53K  
  return   0 ; )NZ6!3[@  
} J) v~  
} ; u4B,|_MK  
,-A8;DW]^J  
Q17"hO>kC  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). m` cw:  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 i](,s.  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 hb9X<N+p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 +4ax~fuU  
下面就是产生这个functor的类: j~V@0z.  
CFqoD l  
LU4\&fd  
template < typename Actor > !cw<C*  
class do_while_actor a>`\^>G4  
  { AY:3o3M  
Actor act; k|-`d  
public : Ld? tVi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ?HVsIAU  
*=dFTd"#  
template < typename Cond > i0,{*LD%^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; +V1EqC*  
} ; *x[B g]/  
&/R@cS6}'  
)7=B]{B_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 lDV8<  
最后,是那个do_ :w(J=0Lt  
( gO?-0  
'Z'X`_  
class do_while_invoker F1R91V|  
  { b$[_(QUw  
public : 8+ eZU<\B(  
template < typename Actor > &/=>:ay+#  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Gk,{{:M:5  
  { rB?u.jn0T  
  return do_while_actor < Actor > (act); #NNj#  
} rui}a=rs  
} do_; 3/:O8H  
?+GbPG~  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? k@5#^G  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 J"|)?$d]z  
最后来说说怎么处理break和continue SDiZOypS  
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。 F^_d8=67h  
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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