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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda S?2YJ l8B  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 L&'l3|  
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, L:i+}F;M)s  
gZ*hkKN6  
t*s!0 'Y  
]\`w1'*  
  class filler 19) !$Hl  
  { %}ixgs7*c0  
public :  ^ `je  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} *k4+ioFnKE  
} ; EZ `}*Yrd  
WDvV LU`  
D Kq-C%  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: N"K\ick6J  
QheDF7'z  
d "B5==0I  
La]4/=a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); XR<G} x  
hRLKb}  
POY=zUQ'/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9':/Sab:7v  
oAaf)?8  
^9s"FdB]24  
E)Srj~$d  
二. 战前分析 Z>&K&ttJ  
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。 -aT=f9u  
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 3r`<(%\  
{>A 8g({i  
SKW;MVC  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); {<r`5  
  /* --------------------------------------------- */ UC(9Dz  
vector < int *> vp( 10 ); $^ubo5%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %^T!@uZr  
/* --------------------------------------------- */ rX:1_q`xA  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); x~nQm]@`h  
/* --------------------------------------------- */ 6}"lm]b  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); `[&v  
  /* --------------------------------------------- */ 9[Y*k^.!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O[L\T  
/* --------------------------------------------- */ #]igB9Cf)w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &jFKc0\i@  
p[b7E`7  
h>.9RX &  
o:4CI  
看了之后,我们可以思考一些问题: &%}bRPUl  
1._1, _2是什么? wCC-Y kA  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 7Y)s#FJ  
2._1 = 1是在做什么? y6\ [1nZ  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {aT92-D3  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 jKYm/}d  
BjN{@ aEO  
6Z$b?A3zM  
三. 动工 V.U|OQouT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: rrYp'L  
Ty.drM  
}\U0[x#q  
5qeT4| Ol  
template < typename T > }0vtc[!  
class assignment wqf&i^_  
  { D)h["z|F  
T value; 8dlInms  
public : aK!xRnY  
assignment( const T & v) : value(v) {} >d'EInSF  
template < typename T2 > # .~.UHt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } /O+e#z2f<  
} ; [q w  
b5[f 5  
HuK Aj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 O.dux5lfBd  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |b,zw^!e['  
Dxz5NW4  
Gi;9 S  
e K\|SQb  
  class holder py}.00it  
  { 0@:Y>qVa  
public : O~nBz):2  
template < typename T > v]l&dgoT  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \l>q Y(gu  
  { %}\ vW  
  return assignment < T > (t); K90D1sD  
} {jrZ?e-q  
} ; t7sUtmq  
DS.39NY  
:~-)Sm+^  
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: VyRW'  
dE+CIjW5  
  static holder _1; 9UB??049z  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 2&suo!ig  
{_": / A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P*}9,VoY  
而不用手动写一个函数对象。 h5<T.vV  
h 3eGq:!9  
Xqc'R5C w  
X S6]C{  
四. 问题分析 f2BS[$oV4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 2Zv,K-G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Mr#oT?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ScM} m  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 O_qu;Dx!  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 sj#{TTW  
*7)S%r,?  
五. 问题1:一致性 .LWOM8)  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| rE!G,^_{  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y'3k E  
0G~%UYB-  
struct holder h9,wiT  
  { l2z`<2mp  
  // /e;e\k_}'  
  template < typename T > BDarJY  
T &   operator ()( const T & r) const  `;zu1o  
  { eTLI/?|+N  
  return (T & )r; i528e{&  
} bjU 2UcI"<  
} ; !&1}w86  
a15,'v$O  
这样的话assignment也必须相应改动: B]&Lh~Im  
f hVbJU  
template < typename Left, typename Right > ex0 kb  
class assignment oHYD_8'f  
  { 6R3"L]J  
Left l; %4QoF  
Right r; # |[`1  
public : U[K0{PbY  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O('i*o4!}  
template < typename T2 > d=Rk\F'^J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } vE^h}~5U  
} ; vHZX9LQU0+  
Rfkzv=<"X  
同时,holder的operator=也需要改动: PPuXas?i  
'LtgA|c=  
template < typename T > Ek gZxT_&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const G2U5[\  
  { !UUmy% 9  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J)#5 9a  
} xfbK eS8  
bxPY'&  
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。 +ZD[[+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Eg287B  
+MOe{:/6  
return l(rhs) = r; CuV=C Ay>  
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。 4\ uZKv@,  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 4OqE.LFu  
aPcGI  
template < typename Tp > uFA|r X  
class constant_t *il]$i  
  { 0ECO/EuCg  
  const Tp t; M]%!n3Fb  
public : PVQ#>_~5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} A?6{  
template < typename T > / h 2*$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 2@=cqD7x  
  { /ze_{{o  
  return t; rFt,36#  
} @w.b |  
} ; ;f\R$u-  
!ch[I#&J-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )%H5iSNG$P  
下面就可以修改holder的operator=了 "63zc 1  
)cv0$  
template < typename T > v4Fnh`{  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 79<9}<T  
  { $_ I%1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); !h`cXY~ w  
} _{Fdw  
K~fDv  i  
同时也要修改assignment的operator() s%S_K  
D>"{H7m Y  
template < typename T2 > ],fwZd[t  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ~#N.!e4  
现在代码看起来就很一致了。 LB64W ;#h  
W?4&lC^G  
六. 问题2:链式操作 V5(tf'  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 5~kW-x  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 cx1WGbZ  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 jl 30\M7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 sJjl)Qs)T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ECE{xoc  
w# gU1yu  
template < typename T > z9);e8ck  
struct result_1 8KGv?^M 6W  
  { I/ e2,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k:+)$[t7  
} ; uP%;QBb  
5,=B1  
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: E&T'U2  
;#6<bV  
template < typename T > 6\S$I5  
struct   ref nIN%<3U2  
  { YiQeI|{oN  
typedef T & reference; [M8qU$&?]  
} ; #%=vy\r  
template < typename T > e{rHO,#A>  
struct   ref < T &> 8wH41v67F  
  { zDGg\cPj9  
typedef T & reference; \ 3js}  
} ; \4`saM /x  
%RT6~0z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: J!TK*\a2  
B3g82dm  
template < typename T > {TxVRpiP{Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const :vgh KI  
  { nV,{w4t+  
  return l(t) = r(t); R1b )  
} 1X!f!0=g+  
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。 y uK5r  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 wYcz\uV  
< 4EB|@E  
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 * F%ol;|Q  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &:e}4/G  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D0E"YEo\nv  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 6UzT]"LR;  
最后的布局是: j O5:{%  
                Add 2'UFHiK  
              /   \ n\8[G [M  
            Divide   5 n[cyK$"  
            /   \ E't G5,/m  
          _1     3  _.J[w6  
似乎一切都解决了?不。 ,j(p}t  
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。 luxKgcU  
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。 +<9q]V  
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: $=QGua V  
lj SR?:\  
template < typename Right > KiRt'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const @)juP- o%  
Right & rt) const 2Ws/0c  
  { r1az=$  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Cak/#1  
} "<n"A7e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /x8C70W^  
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。 :]z-Rz  
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。 M]/wei"X  
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。 .V)2Tz  
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。 G4J6  
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? OTtanJ?  
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: YI\Cs=T/  
c7TWAG_+  
template < class Action > 5P t}  
class picker : public Action 9{^B Tc  
  { :7PSZc:xE  
public : ~C*6V{Tj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Fi3(glgd-  
  // all the operator overloaded ht74h  
} ; VL!kX``^F  
 rgvc5p  
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。 t;f p<z7N.  
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: *,XJN_DKj  
s:Ql](/B#  
template < typename Right > r1[T:B'  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const n)?F 9Wap  
  { o? xR[N-J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2T2#HP  
} WZ V*J&  
.=w`T #L  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Ckl]fy@D}  
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。 JU2' ~chh  
)yH#*~X_   
template < typename T >   struct picker_maker D~`YRbv  
  { 6;c{~$s~[  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YU\t+/b  
} ; +7vh__  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zB7dCw  
  { ={D B  
typedef picker < T > result; ve]95w9J  
} ; =<W[dV=W  
hB<z]sl  
下面总的结构就有了: xXh]z |  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 q\pc2Lh?^  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 4hr+GO@o(  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g8 *|" {  
至此链式操作完美实现。 ]~<T` )Hi  
*x` l1o  
C5z  
七. 问题3 I$qtfGr  
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。 $MEbePxe  
{]m e?I  
template < typename T1, typename T2 > _ ~$0cj<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =ir;m  
  { XV9'[V  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); s#Y7*?Sm  
} CvSG!l.6f<  
RKZk/ly  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8o5^H>  
c+M@{EbuN  
template < typename T1, typename T2 > J0)WRn"h  
struct result_2 z+B  
  { W p* v Vv  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K<9MK>T  
} ; 0`Qs=R`OM  
+fR`@HI  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? J3JRWy@?P  
这个差事就留给了holder自己。 iQj{J1V  
    E|}Nj}(*  
rG%_O$_dO  
template < int Order > SmEd'YD!J  
class holder; x@\'@>_GM  
template <> G8c}re   
class holder < 1 > }pZnWK+  
  { NOr*+N\  
public : -Z& {$J  
template < typename T > 2%%U)|39mB  
  struct result_1 aRKG)0=  
  { 1{glRY'  
  typedef T & result; ,<WykeC  
} ; lMf5F8  
template < typename T1, typename T2 > cG"<*Xi<  
  struct result_2 s-DL=MD  
  { 4Lq]yUj  
  typedef T1 & result; q&S.C9W  
} ; ] ]-0RJ=S?  
template < typename T > _C#( )#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TZ]Gl4 @  
  { MX_a]$\ :n  
  return (T & )r; Z- Ae'ym  
} m1Z8SM+  
template < typename T1, typename T2 > ~ a&j4E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W/QOG&g  
  { QI{Y@xQ  
  return (T1 & )r1; qUg4-Z4  
} J4^cd  
} ; !@ '2  
[uV/ Ra*g  
template <> JKbB,  
class holder < 2 > *zht(~%  
  { %NoZf^ ?  
public : cO+`8`kv  
template < typename T > 74OM tLL$  
  struct result_1 |hyr(7  
  { v0J1%{/xs  
  typedef T & result; hfc!M2/w  
} ; @Ec9Do>  
template < typename T1, typename T2 > P &._ -[  
  struct result_2 wd0ACF  
  { /;ITnG  
  typedef T2 & result; iKKWn*u  
} ; :!\./z8v  
template < typename T > 'gH#\he[Dh  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $B/cj^3  
  { $KFWV2P  
  return (T & )r; uV:;y}T^Z  
} p7tC~]r:L  
template < typename T1, typename T2 > D:,<9%A  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j!H?dnE||  
  { 0g)mf6}o  
  return (T2 & )r2; g?M69~G$:x  
} #| Po&yu4R  
} ; +rX,Sl`/  
U#4W"1~iX  
%;J`dM  
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> >。 ".Ug A\0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wQ.zj`?$(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Zt=X %M|aw  
9q{dRS[A  
return l(i, j) = r(i, j); |7fBiVo  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) XITQB|C??$  
*?'T8yf^  
  return ( int & )i; 1 j8,Zrg1  
  return ( int & )j; ,:,|A/U  
最后执行i = j; 9] \vw  
可见,参数被正确的选择了。 5+Ut]AL5  
\ed(<e>  
NQD b;5:  
`9gx-')]\  
jm"xf7  
八. 中期总结 pn|{P<b\  
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: "de:plMofy  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 HOG7||&y  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Kwnu|8  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;0E 4S  
p,fin?nW c  
=;T[2:JUu  
Bnv%W4  
W&#Nk5d  
G7?EaLsfQ  
九. 简化 N h%8;  
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。 v~3q4P  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NKrk*I"G  
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: X}Fv*  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V ZGhF!To  
  +-*/&|^等 3 Gkw.  
2. 返回引用。 bcfOp A  
  =,各种复合赋值等 ]CYe=m1<2Q  
3. 返回固定类型。 Y._AzJ&B[  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 70~]J8T+u  
4. 原样返回。 na)_8r~  
  operator, <^paRKEa+#  
5. 返回解引用的类型。 z_)$g= 9$  
  operator*(单目) +L6$Xm5DAv  
6. 返回地址。 2]wh1)  
  operator&(单目) ]&>)=b!,  
7. 下表访问返回类型。 #96a7K  
  operator[] ;Wdo*ysW  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 40XI\yE_?  
  operator<<和operator>> S;~_9i]upe  
F(r &:3!97  
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。 C&gJP7UF  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: XJ+sm^`vOf  
9q?gmAn.  
template < typename Left > RB2u1]l  
struct value_return e{=$4F  
  {  o~B=[  
template < typename T >  "(xu  
  struct result_1 s~CA @  
  { 0OXd*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; wSDDejg  
} ; E J1:N*BA  
*KAuyJr  
template < typename T1, typename T2 > rxA<\h,A  
  struct result_2 QB3AL; 7  
  { uJizR F  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nYY U  
} ; j#,O,\  
} ; _"=~aMXC.)  
e_SlM=_ u  
_+i-)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait l_WY];a  
jBM>Pe^`3  
下面我们来剥离functor中的operator() $8)/4P?OL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: O{PRK5^h  
gTT-7  
return l(t) op r(t) iVRz  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'J}lnt[V  
return op l(t) 9 +6"<r!  
return op l(t1, t2) SWt"QqBU  
return l(t) op iBCM?RiG  
return l(t1, t2) op |j;`;"+B  
return l(t)[r(t)] Oqyh{q%]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +e\u4k{3V  
4b)xW&K{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: D c^d$gh  
单目: return f(l(t), r(t)); h!.(7qdd  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {|cA[#j#  
双目: return f(l(t)); m(Oup=\%b}  
return f(l(t1, t2)); #AHIlUH"m  
下面就是f的实现,以operator/为例 .|K5b]na  
:}lE@Y,R   
struct meta_divide U1Oq"Ij~  
  { |kn}iA@72p  
template < typename T1, typename T2 > Z(s} #-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) J0`?g6aY  
  { Oe?nX>  
  return t1 / t2; =o {`vv  
} DE[y&]/C{  
} ; ~vgW:]i  
*UTk. :G5  
这个工作可以让宏来做: xg8<b  
Z7 @#0;g{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mEA w^  
template < typename T1, typename T2 > \ uQDu<@5^[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NJ~'`{3v  
以后可以直接用 WJ%b9{<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R$\ieNb  
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 ^m~=<4eX  
(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。。。) C]k\GlhB  
NQb?&.C   
8/=2N  
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 L.5GX 29  
c;WS !.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?FLjvmE9  
class unary_op : public Rettype =y<Fz*aA  
  { !j(R _wOq  
    Left l; _ &T$0SZco  
public : ;,<s'5icyg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} B::vOg77  
,yC~{ H  
template < typename T > F>&8b^v bn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wL{Qni3A  
      { 4B |f}7%\  
      return FuncType::execute(l(t)); pG (8VteH  
    } vO\CPb %/  
FIuKX"XR  
    template < typename T1, typename T2 > uJ%ql5XDV  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =Ij;I~  
      { Uc/%4Gx   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); v;OA hFr|  
    } R\X J  
} ; %c&h:7);  
3KqylC &.  
iaMZ37  
同样还可以申明一个binary_op g3y44G CV  
KMZ% 1=a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S_)va#b#  
class binary_op : public Rettype Dx8^V%b  
  { 6K,AQ.=V2  
    Left l; )t|M)zJ  
Right r; ].$N@t C  
public : :5dq<>~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,Rf<6/A  
7 `|- K  
template < typename T > (LnKaf8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \X(.%5xC  
      { $(GXlhA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1(-)$m8}  
    } 0s(G*D2%6  
8garRB{  
    template < typename T1, typename T2 > ~;MRQE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lwV#j}G  
      { f>Ge Em~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ec{pWzAe  
    } 5y.kOe4vH  
} ; |kjk{  
Tfj%Sb,zM  
DlaA-i]l  
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 lK{h%2A\b  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NpSS/rd $  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) [z/OY&kF  
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。 EayZ*e ]  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! wz'D4B  
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。。。 rUlXx5f  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ?8`b  
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) d5h:py5  
下面是修改过的unary_op 5Ba eHzI  
0;)4.*t  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |TkO'QN  
class unary_op |A"zxNeS"  
  { xw`Pq6  
Left l; gx3arVa  
  <_h  
public : zh7NXTzyf  
Ty7x jIs  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^W;\faG  
_/hWzj=q  
template < typename T > g$uj<"^  
  struct result_1 orJN#0v4  
  { o4U9jU4<"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3d[fP#NY7  
} ; gd2cwnP  
K1jE_]@Z  
template < typename T1, typename T2 > iOw'NxmY  
  struct result_2 GP1b/n3F1  
  { }DoNp[`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L\o-zNY  
} ; q5Z]Z.%3O  
]5wc8Kh"  
template < typename T1, typename T2 > _pL:dKfy7  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t}+P|$[  
  { ?3[as<GZ8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); H}`}qu #~V  
} bIR7g(PJ.b  
Rkgpa/te"  
template < typename T > FK<1SOE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r"c<15g2'  
  { =5J}CPKbZI  
  return OpClass::execute(lt(t)); EP,lT.u3  
} R e-4y5f  
OLTgBXh  
} ; 'V/+v#V+>  
eX>x +]l6  
U8 '}(  
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 TF2'-"2Y  
好啦,现在才真正完美了。 h<JV6h:8  
现在在picker里面就可以这么添加了: C`Zz\DNG@  
&Yb!j  
template < typename Right > O(#DaFJv  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const icH\(   
  { CKCot  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4"7/+6Z  
} w6aq/m"'  
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。 G?*)0`~W  
lG6P+ Z/nf  
'a[|'  
yJNQO'wcv  
@X5F$=aqZr  
十. bind d[=~-[  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 JYc;6p$<i  
先来分析一下一段例子 R `  
c<Fr^8  
^\KZE|^3@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >8PGyc*9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 vq=nG]cE)  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EZypqe):/C  
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。 +8h!@  
我们来写个简单的。 XcL jUz?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n3 y`='D  
对于函数对象类的版本: Yv>kToa\^  
OO#_ 0qK  
template < typename Func > SJ8Ax_9{q  
struct functor_trait ~Z-o2+xA  
  { C%H{"  
typedef typename Func::result_type result_type; )B)e cJJ_  
} ; X;'H@GU0  
对于无参数函数的版本: db#svj*  
OXp(rJ*bK  
template < typename Ret > #q?'<''d,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > bf@H(gCW=  
  { B63puX{u#  
typedef Ret result_type; PUcxlD/a}  
} ; "Rc Ny~  
对于单参数函数的版本: i24t$7q  
eCFMWFhC  
template < typename Ret, typename V1 > ma TQ 0GX  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >\[/e{Q"  
  { ;S0Kf{DN2  
typedef Ret result_type; JCFiKt9n  
} ; Dk%+|c  
对于双参数函数的版本: 2fN2!OT  
P8[rp   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Sq:,6bcG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > *be"$ Q  
  { O pavno%&  
typedef Ret result_type; ? `hA:X<  
} ; TsVU^Z%W  
等等。。。 ?te~[_oT  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy FJQ=611@  
Uhs/F:E[A  
template < typename Func > 4Dy|YH$>S  
struct func_return *\gYs{,  
  { TAB'oLNp  
template < typename T > 1 K(0tG:5  
  struct result_1 0#Ae<  
  { 717S3knlv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O#Ma Z.=  
} ; ^m Ua5w  
6U9F vPJ  
template < typename T1, typename T2 > 1Be/(pSc  
  struct result_2 m941 Y  
  { vB<9M-sa0  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {:] u 6l  
} ; \Vb|bw'e(  
} ; V9Pw\K!w#\  
P"[\p|[U  
owviIZFe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X{Ij30Bmv  
0hg4y  
template < typename Func, typename aPicker > e1Q   
class binder_1 %-fQ[@5  
  { L.2!Q3&  
Func fn; ^|%u%UR  
aPicker pk; r(j:C%?}C  
public : ;W{2\ Es  
+?)R}\\  
template < typename T > #(7^V y&  
  struct result_1 <c%  
  { <P~pn!F}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; vN&(__3((  
} ; ;oCSKY4  
|_njN  
template < typename T1, typename T2 > S ^]mF>xX8  
  struct result_2 1 HY K& ',  
  { 9+#BU$*v  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =O%'qUj`q  
} ; =&Z#QD"vl  
H S)$|m_  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} +wp!hk&C5  
1z3>nou2{  
template < typename T > TXT!Ae  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ZiW&*nN?M  
  { i^@hn>s$  
  return fn(pk(t)); f|6 Y  
} J\Db8O-/x4  
template < typename T1, typename T2 > ^P|Zze zwU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const } _=h]|6t  
  { NY?pvb  
  return fn(pk(t1, t2));  oP~%7Jt  
} \NZ@>on  
} ; $MqEM~^=  
!K6:5V%q$  
\1sWmN6  
一目了然不是么? n"w>Y)C(X)  
最后实现bind '""s%C+  
:{,k F  
cs9"0&JX  
template < typename Func, typename aPicker > l6- n{zG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^+w1:C5  
  { v:"Y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); l} @C'Np  
} !Qq~lAJO;  
9^7z"*@#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 4k!>JQor  
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。 |?v .5|1  
T 9FGuit9  
十一. phoenix 2y IDyo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: <Uu[nUJ  
r:M0# 2   
for_each(v.begin(), v.end(), RR2M+vQ  
( *4/KK  
do_ dTWcn7C  
[ ]?T,J+S  
  cout << _1 <<   " , " RdB,;Um9f  
] fI,2l   
.while_( -- _1), tn;Uaw  
cout << var( " \n " ) yU>ucuF  
) +~EnrrT+W  
); ;6$W-W _  
uSJLIb  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: =gC% =  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor CF6qEG6  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 :Wihb#TO)  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _yp<#q]  
1,Jy+1G0w  
>y+?Sz!  
template < typename Cond, typename Actor > @O/"s~d-  
class do_while Yfx?3  
  { &14xYpD<  
Cond cd; 558!?kx$  
Actor act; sf O{.#5<  
public : ]E.\ |I(  
template < typename T > {Y3:Y+2X3*  
  struct result_1 kZ;Y/DH  
  { cqaq~  
  typedef int result_type; OepQ Z|2  
} ; Gzp*Vr  
 PZY6 I  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} X/bu z  
tkmzOc H  
template < typename T > 3e>U(ES  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e~SRGyIww  
  { r)B55;*Fh  
  do v|dt[>G  
    { b'I@TLE')  
  act(t); 3lbGG42:  
  } <E:_9#Z0sc  
  while (cd(t)); : )y3 &I  
  return   0 ; b\t?5z-Z  
} _$/Bt?h  
} ; Nxt`5kSx=  
Uu|2!}^T  
4b+_|kYb  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VR'zm\< D  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >%5GMx>m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ltyhYPS  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 s )Xz}QPK.  
下面就是产生这个functor的类: ']d(m?  
vsPIvW!V  
2*V]jO  
template < typename Actor > !?sB=qo  
class do_while_actor >`|Wg@_  
  { <?:h(IZe[  
Actor act;  hOYX  
public : m {&lU@uL  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} vs>Pd |p;  
(w`_{%T  
template < typename Cond > 0>"y)T3   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 11Uu5e!.  
} ; aWNj l  
S~W;Ld<>fB  
efuiFN;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q[FDk63;w  
最后,是那个do_ wc#k@"2AZb  
r*ziO#[  
[ {HTGz@(  
class do_while_invoker TxH amI l  
  { og_ylCh:  
public : BjHp3-A'  
template < typename Actor > 8bf@<VTO_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const E&Zt<pRf;2  
  { 7q{yLcC"  
  return do_while_actor < Actor > (act); dA<SVk*0Q  
} .J=QWfqt  
} do_; Bat@  
+jS<n13T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? '+GY6Ecg  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 O_ vH w^  
最后来说说怎么处理break和continue WqS$C;]%  
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。 p<&>1}j=  
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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