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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 28zt.9  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 IDv@r\Xw  
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, WpRi+NC}ln  
CKj3-rcF(  
|`#[jHd  
IhUuL0  
  class filler (Iu5QLE  
  { E|#'u^`yv  
public : 'tF<7\!  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} K&Zdk (l)  
} ; mh|M O(  
jt?R a1Z  
z^ ~fVl  
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:  Zuwd(q  
BC&Et62*  
=w,%W^"E  
^1}}-9q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); hX_;gR&R  
D4_D{\xhO  
+BmA4/P$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #uKHw2N  
4ajBMgD]KG  
-j<m0XUQ  
eD G=-a4  
二. 战前分析 |)1"*`z  
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。 y=-d*E  
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 ZO:{9vt=/  
>pz/wTOi  
-K+grsb g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); J>x)J}:;  
  /* --------------------------------------------- */ :N(L7&<  
vector < int *> vp( 10 ); v^JyVf>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); %J3#4gG^v  
/* --------------------------------------------- */ B7va#'ne4{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); PE+N5n2Tl  
/* --------------------------------------------- */ eF!c< Kcr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;p1%KmK3  
  /* --------------------------------------------- */ RDk{;VED{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); F^KoEWj[H  
/* --------------------------------------------- */ ?^0#:QevC  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ">NBPanJ  
'Zk&AD ~  
rXvvJIbi  
 Ws}u4t  
看了之后,我们可以思考一些问题: foaNB=,  
1._1, _2是什么? (iH5F9WO  
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=;]vxO  
2._1 = 1是在做什么?  6 5qH  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 v='7.A  
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。 eRC@b^~  
Z3"f7l6  
I x-FJF-  
三. 动工 {U7j  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X2Y-TE T  
 XW`&1qx  
^i#F+Q`1  
QfRt3\^`  
template < typename T > mLKwk6I  
class assignment v:<u0B-)$  
  { 9 bGN5.5  
T value; 5zfPh`U>1  
public : ExV>s*y  
assignment( const T & v) : value(v) {} z_CBOJl#C!  
template < typename T2 > c7'I'~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } q48V|6X'q  
} ; 6d`6=D:  
7_n@iUG2n  
?zKDPBj  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 *}cF]8c5W  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment MZ6?s(mkx  
n+j'FfSz  
7J7uHl`yq`  
Q{V|{yV^y  
  class holder fGY. +W_  
  { &`0heJ 5Yn  
public : N^CD4l  
template < typename T > pOpie5)7X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const v6TH-  
  { $v$~.  
  return assignment < T > (t); E.4`aJ@>d  
} <wc=SMmO  
} ; ?,TON5Fl-  
^~8l|d_  
#Z(8 vA^@  
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: 8iR%?5 >K  
#2{ };)  
  static holder _1; ``K.4sG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 -E?h^J&U  
@va)j   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x}].lTjD  
而不用手动写一个函数对象。 q/<.^X  
2y v'DS  
mf^(Tq[  
p8Ts5n  
四. 问题分析 WwPfz<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。 gfFP-J3cN  
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。 x^;nQas;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 \HV%579  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _hM3p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +Q8B in  
%v4/.4sR,;  
五. 问题1:一致性 )9l5gZX'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?| '$UlJDZ  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 mdtq-v  
j ]F  Zy  
struct holder /0\m;&  
  { ] +LleS5  
  // aB#qzrr['8  
  template < typename T > aKhI|%5kA  
T &   operator ()( const T & r) const WdnCRFO?l  
  { %7z  
  return (T & )r; J}nE,U2  
} uJ{N?  
} ; V2V^*9(wu@  
nkSYW]aQ1g  
这样的话assignment也必须相应改动: q_ykB8Ensa  
Y_xPr%%A  
template < typename Left, typename Right > q;InFV3rv  
class assignment wBA[L}  
  { vn KKK.E  
Left l; m+s^K{k}  
Right r; htq#( M  
public : KaZ$!JfT  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 3z!\Z[  
template < typename T2 > BJ@tU n  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } w`UB_h#Bl  
} ; 8m2-fuJz  
=ugxPgn  
同时,holder的operator=也需要改动: RL[?&L$7^%  
a)`b;]+9  
template < typename T > 0' @^PzX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '/Hx0]V  
  { ix=HLF-0zC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @c9VCG D  
} ezY _7  
"'~'xaU!=a  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 JD^(L~n]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 '@3hU|jO!  
wh<+.Zp  
return l(rhs) = r; R]0awV1b  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 e3yBB*@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w<lHY=z E  
k z@@/DD/9  
template < typename Tp > o2He}t2o  
class constant_t E dhT;!  
  { )ZEUD] X  
  const Tp t;  I?.$  
public : 7xb z)FI  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} qHt!)j9GKv  
template < typename T > A<C`JN}  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ,q]W i#  
  { S2HGf~rE  
  return t; Ayadvi(@P  
} "~jt0pp  
} ; YYzj:'  
Q *![u5#  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 \`-/\N  
下面就可以修改holder的operator=了 >sv|  
y<.0+YL-e+  
template < typename T > T9osueh4  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const !=;^Grv>  
  { KDhr.P.~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Tar tV3;`  
} (`>RwooE  
%K@D{ )r_^  
同时也要修改assignment的operator() G9TK)Nz  
-n?}L#4%8  
template < typename T2 > hu%UEB  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } n4h@{Xg  
现在代码看起来就很一致了。 (Eq0 |"cj  
\Azl6`Em  
六. 问题2:链式操作 x00"d$!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %=xR$<D  
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。 o$FqMRep  
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。 )q&=x2`  
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。 snT!3t  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +R@5e+auQ.  
4&~ft  
template < typename T > 0K <@?cI  
struct result_1 ?"]fGp6y  
  { -o#HO_9  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; $?YRy_SI  
} ; <03@cs  
?g+0S@{i $  
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: 8l-+ 4~mH  
9&q<6TZz  
template < typename T > O,>1GKw"\  
struct   ref ja3wXz$2  
  { Z"<aS&GH  
typedef T & reference; kz\ D-b  
} ; j(F&*aH78  
template < typename T > DBANq\  
struct   ref < T &> 9->E$W  
  { ;Oh4W<hH}  
typedef T & reference; ,R5NKWo  
} ; <7fF9X  
]1>U@oK  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: x48Y#"'  
L:"i,K#P  
template < typename T > J?&lpsB3_l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const L']EYK5  
  { ))^rk 6  
  return l(t) = r(t); oqH811  
} 2T3v^%%j  
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。 <"Z]S^>$  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 L!x7]g,^  
T%A45BE V  
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 :[ z=u  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KY9sa/xO  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fo9O+e s  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 F/sXr(7  
最后的布局是: jFf2( AR  
                Add ( >zXapb2  
              /   \ /bv `_ >  
            Divide   5 -H5n>j0!{  
            /   \ PLf  
          _1     3 p1 > D  
似乎一切都解决了?不。 rC V&& 09  
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。 r e.chQ6  
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。 Nlemb:'eP3  
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: 3 &.?9  
mE^mQ [Dk  
template < typename Right > 6"U&i9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const [hSE^ m  
Right & rt) const Q]9H9?}N?  
  { fz#e4+oH  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); R h zf.kp  
} vU0j!XqE  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 OQ;'Xo  
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。 Oaf!\ z}  
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。 I9O!CQCTt  
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。 +O>!x#)&"  
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。 0l#gS;  
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? kKFmTo   
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: (NK$2A/p  
QNj hA'[T  
template < class Action > p!BZTwP  
class picker : public Action ?3~]H   
  { A ^@:Ps  
public : UhQ[|c  
picker( const Action & act) : Action(act) {} XF(0>-  
  // all the operator overloaded L/dG 0a@1X  
} ; j3jf:7 /\  
2V %si6  
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。 ${Cb1|g>j  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: `p1szZD&  
(~}IoQp>  
template < typename Right > %tEjf 3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const [<`K%1GQ  
  { H~UxVQLPp  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Njsz=  
} >F+Mu-^  
?JO x9;`  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > :%cL(',Q  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~`)`Ip  
( P|Ph  
template < typename T >   struct picker_maker VcKufV'  
  { 1CK}XLdr  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Qfx(+=|  
} ; rZ5vey  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > !N:!x[5  
  { D{g6M>,\  
typedef picker < T > result; +ptVAg+  
} ; k?ubr)[)  
U/'"w v1y  
下面总的结构就有了: x LR 2H>B}  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Ex2TV7I  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <+@?V$&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Qz/o-W;  
至此链式操作完美实现。 yx?Z&9z <  
C%#=@HC  
'lNy&  
七. 问题3 7.)e4  
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。 ^Uss?)jN4  
17g\XC@ Cl  
template < typename T1, typename T2 > S^0Po%d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aC:Sy^Tf  
  { 5q?2?j/h  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z]f_? @0  
} ))f%3_H  
% B+W#Q`  
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: 6U[`CGL66  
t=M:L[bis;  
template < typename T1, typename T2 > C5oslP/@  
struct result_2 U5Say3r  
  { R&}"En`$s  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F|p&v7T  
} ; 1sp>UBG  
j}R!'m(P'  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? <y#-I%ed  
这个差事就留给了holder自己。 JW[y  
    5ZeE& vG2  
m?cC0(6  
template < int Order > 1xN6V-qk  
class holder; z%-Yz- G9  
template <> iIWz\FM  
class holder < 1 > 5|S|S))_Q  
  { Pqiw[+a$  
public : &|>CW:)&1"  
template < typename T > %xZYIY Kf  
  struct result_1 BUT{}2+K  
  { 2@K D '^(  
  typedef T & result; _h|rH   
} ; `k b]tf  
template < typename T1, typename T2 > d,kh6'g2@  
  struct result_2 b|mWEB.p  
  { .?{rd3[ec  
  typedef T1 & result; xVk|6vA7  
} ; GPBp.$q+B  
template < typename T > ?m.WqNBH7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const S9/oBxGN  
  { 8xs}neDg*  
  return (T & )r; cojtQ D6  
} (T;4'c  
template < typename T1, typename T2 > ?/ xk  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gz fs9e  
  { |iN!V3#S  
  return (T1 & )r1; hTgWqp  
} PwP;+R};|  
} ; :pj 00  
I&JVY8'  
template <> >iD&n4TK  
class holder < 2 > DM {r<?V  
  { W4n;U-Hb  
public : {A2EGUmF2  
template < typename T > NIZ N}DnP  
  struct result_1 |  RMIV  
  { B-Bgk  
  typedef T & result; ]D(!ua5|x`  
} ; x'IVP[xh`A  
template < typename T1, typename T2 > 8m% +O#  
  struct result_2 )I7~ <$w  
  { 4C@ .X[r  
  typedef T2 & result; 3ZdheenK9  
} ; _dOR-<  
template < typename T > #oBMA  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {Up@\M  
  { TZ#(G  
  return (T & )r; <T]BSQk  
} Yq~$Q4  
template < typename T1, typename T2 > j8Nl'"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wz1fx>Q  
  { /^_~NF#  
  return (T2 & )r2; &5JTcMC^  
} [O)(0  
} ; 9 0PF)U  
.|>zQ(7YC  
mocR_3=Q?  
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> >。 OZ{YQ}t{^1  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S$9>9!1>*  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: SN w3xO!;&  
BET3tiHV  
return l(i, j) = r(i, j); <}e2\x  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) fTQ_miAlP  
IQn|0$':Z  
  return ( int & )i; 8 MUY  
  return ( int & )j; b{T". @b  
最后执行i = j; b4TZnO  
可见,参数被正确的选择了。 qg521o$*  
$ = uz  
b6KO_s:'g  
SvR:tyF  
B[XVTok  
八. 中期总结 =W+ h.?  
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: /u hA\m(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 uu08q<B5b)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 J\7ukm"9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor tG!ApL  
06hzCWm#  
zj~(CNE  
=&Dt+f&  
CM$q{;y  
3&H#LGoV$  
九. 简化 LjZvWts?  
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。 D@jG+k-Lm  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 2hZ>bg  
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: KDx~^OO  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  :{#%_^}k  
  +-*/&|^等 \}CQo0v  
2. 返回引用。 |%wgux`z  
  =,各种复合赋值等 lqD.epm  
3. 返回固定类型。 t9zPUR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) f~U~f}Uw4  
4. 原样返回。 AH*{Bi[vX  
  operator, l,z# : k  
5. 返回解引用的类型。 _hM #*?}v  
  operator*(单目) F.9SyB$  
6. 返回地址。 M5$YFGGR  
  operator&(单目) %}< e;t-O  
7. 下表访问返回类型。 VD=}GY33=  
  operator[] z"cF\F  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 &/%A 9R,  
  operator<<和operator>> XwI~ 0  
~ ^)D#Lo  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 xZmO^F5KHj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: G)p pkH`qj  
Cxn<#Kf\-<  
template < typename Left > E cS+/  
struct value_return q?R)9E$h  
  { N?Wx-pK  
template < typename T > X<pg^Y0  
  struct result_1 >[,ywRJ#_}  
  { 'brt?oZ%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !v^{n+  
} ; h$F.(NIYe  
N)F&c!anh  
template < typename T1, typename T2 > oJ r&9.S  
  struct result_2 0?DD!H)&w  
  { 5AX AIPn)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {2|[7oNT6  
} ; />wM#)o2  
} ; "6[a%f#Q  
{zTo[i  
B8XW+U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait KKrLF?rc  
s^atBqw,  
下面我们来剥离functor中的operator() B =EI&+F+  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  O=,[u?  
_J|TCm  
return l(t) op r(t)  [#+yL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) QNH-b9u>8  
return op l(t) nRP|Qt7>  
return op l(t1, t2) & XS2q0-x  
return l(t) op }6Ut7J]a|  
return l(t1, t2) op 1z .  
return l(t)[r(t)] AXnuXa(j  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] FU{$oCh/5  
xiWP^dIF  
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: kAu-=X  
单目: return f(l(t), r(t)); 5=;LHS*   
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D=B$ Pv9%  
双目: return f(l(t)); $)HD`E  
return f(l(t1, t2)); xj6@85^  
下面就是f的实现,以operator/为例 >GbCRN~  
3q$[r_   
struct meta_divide &.m.ruab  
  { {;z{U;j  
template < typename T1, typename T2 > >i6sJ)2?>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oFO)28Btv  
  { r JvtE}x1  
  return t1 / t2; OouIV3  
} iMT[s b  
} ; d8)ps,  
p`dH4y]D  
这个工作可以让宏来做: `Z#0kpXk_  
#9( 0.!v  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @3^D[  
template < typename T1, typename T2 > \ ?%|w?Fdx-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _u[2R=h  
以后可以直接用 1g{-DIOmn  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Nldy76|g  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 u<g0oEs)  
(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。。。) r<%ua6@  
H^VNw1.   
S7B7'[ru  
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_( #U)z_3  
/?ZO-]q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > B4D#T lB  
class unary_op : public Rettype Oc6_x46S4  
  { YaBZ#$r  
    Left l; EJCf[#Sf  
public : @5["L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3R}O3#lj,  
F @%`(/^TA  
template < typename T > yb-1zF|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7R4t%^F  
      { <:n !qQS6  
      return FuncType::execute(l(t)); ]+"25V'L  
    } 3} 7`?$ 5  
2l4*6rYa(  
    template < typename T1, typename T2 > (&B`vgmb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vcmB)P-T`O  
      { <M y+!3\A  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3)6TnY/u6{  
    } u~C,x3yr  
} ; xg;o<y KF  
D2y[?RG  
#VvU8"u  
同样还可以申明一个binary_op IjPCaH.:t  
wHR# -g'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O)aWTI  
class binary_op : public Rettype rA\6y6dFs  
  { Z!& u_  
    Left l; zao=}j?  
Right r; cIS?EW]S%X  
public : A_4.>g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A6?!BB=]  
tl=H9w&@  
template < typename T > 8ofKj:W]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const rjo1  
      { N^TE ;BM  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); @ Y&UP  
    } '!DS3zEeLS  
tP. jJC~  
    template < typename T1, typename T2 > NQmdEsK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sGp]jqX2,m  
      { m-HL7&iG$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); m ]h<y  
    } 6IPQ}/l  
} ; fvi8+3A&  
4lF(..Ix  
rqi/nW  
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 S8dX8,qg  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 r$cq2pkX  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) *}P=7TuS  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 M%z$yU`ac  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! qRc Y(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。。。 bzWWW^kNL  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 %B~@wcI)W  
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) ~-tKMc).X  
下面是修改过的unary_op lDX\"Fq  
_/5#A+ ?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > SjL&\),  
class unary_op VR XK/dZ  
  { P?o|N<46  
Left l; T!%J x.^  
  | zyO;  
public : vveL|j  
v;o/M6GL5  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} (3Dz'X  
o()No_.8H  
template < typename T > [e`e bn[C  
  struct result_1 )>]@@Trx  
  { J=t@2  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; SMn(c  
} ; 'Z8=y[l  
[vTk*#Cl4  
template < typename T1, typename T2 > ~wFiq)v(  
  struct result_2 7t3ps  
  { DLH|y%"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vACJE  
} ; \(&UDG$  
:[J'B4>9  
template < typename T1, typename T2 > mv{bX|.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G -V~6  
  {  va [r~  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 928uGo5  
} ".7\>8A#a  
8)ykXx/f@  
template < typename T > mlO\wn-F  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?`/DFI'_G  
  { WyU\,"  
  return OpClass::execute(lt(t)); %PlA9@:IZ  
} [T(`+ #f  
phi9/tO\u  
} ; z'9U.v'M)  
+`f3_Xd  
<lgX=wx L  
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 vLs*}+f  
好啦,现在才真正完美了。 c->.eL%   
现在在picker里面就可以这么添加了: (b8ZADI*  
rHp2I6.0a  
template < typename Right > w2) @o >w  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 0fog/c#q(  
  { BMO&(g  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >zo_}A!  
} rlQ=rNrG&E  
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。 wE3fKG.  
LUzn7FZk  
2GxkOch  
Z 5 Xis"j  
d:#z{V_  
十. bind 1 \Z/}FT  
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。 E1D0 un  
先来分析一下一段例子 /8wfI_P>M"  
uQYenCNXS  
?UV|m  
int foo( int x, int y) { return x - y;} b ;>?m  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Kz"&:&R"  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r1BL?&X-  
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。 bJcO,M:2  
我们来写个简单的。 zG)vmysJf  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: aen0XiB6~^  
对于函数对象类的版本: n.=Zw2FE  
]oLyvG  
template < typename Func >  a"D'QqtH  
struct functor_trait 2j&0U!DX  
  { M.67[Qj~"u  
typedef typename Func::result_type result_type; $DW__h  
} ; #A&49a3^1  
对于无参数函数的版本: ldnKV&N  
f0{j/+F_o  
template < typename Ret > xri(j,mU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k\X yR4r  
  { 8RT<?I^5  
typedef Ret result_type; Gdz*   
} ; [P`<y#J3F  
对于单参数函数的版本: zvn3i5z  
l:~/%=  
template < typename Ret, typename V1 > jAdZS\?w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 9t!Agxm  
  { 7/K L<T9@  
typedef Ret result_type; 6^)eW+  
} ; "?^#+@LV  
对于双参数函数的版本: M<r]a{Yv  
[r1dgwh8  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +~"(Wooi  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > T037|k a{  
  { Q^8/"aV\  
typedef Ret result_type; 8@/MrEOW#  
} ; FXul u6"SX  
等等。。。 Fl!D2jnN  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &88c@Ksn  
2U3e!V  
template < typename Func > eV"s5X[$  
struct func_return (}rBnD  
  { HWFL u  
template < typename T > s Fx0  
  struct result_1 V  n+a-v  
  { ( 7ujJ}#,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2(5/#$t  
} ; eo~b]D  
/!%?I#K{Wq  
template < typename T1, typename T2 > tn;{r  
  struct result_2 /VD[:sU7  
  { UrO& K]Z  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; S`Z[MNY  
} ; :j? MEeu  
} ; 6xFchdMG{m  
Dutc#?bT  
PZVH=dagq  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 p6&<eMwFA  
CwD=nT5`  
template < typename Func, typename aPicker > Vjd(Z  
class binder_1 {Wndp%  
  { j`#H%2W\;  
Func fn; %Fx ^"  
aPicker pk; =@c;%x  
public : Y;@]G=a   
"wCx]{Di  
template < typename T > *'*n}fM  
  struct result_1 ~14|y|\/  
  {  % s@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; B|.A6:1g+  
} ; 1je/l9L  
cl`7|;v|?  
template < typename T1, typename T2 > y t7>,  
  struct result_2 M9G?^mW1sT  
  { % K,cGgp^)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; bVzJOBe  
} ; !ST7@D  
{9* l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} T-h[$fxR_  
 T\#Gc4  
template < typename T > l[u17,]S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K'B*D*w  
  { zN9#qlfv  
  return fn(pk(t)); ^Vi{._r  
} gjx-tp 1.  
template < typename T1, typename T2 > qMoo#UX  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -3 Sb%V\  
  { ! ?>I  
  return fn(pk(t1, t2)); L={\U3 __k  
} wR,}#m,  
} ; ' 6)Yf}I  
O{\%{XrW  
W>qu~ak?x  
一目了然不是么? j3H_g ^  
最后实现bind z]KJ4  
X"9N<)C  
W)'*Dcd  
template < typename Func, typename aPicker > xm5?C>vu(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) t/_\w"  
  { +Jm vB6s  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^nK7&]rK  
} DWEDL[{  
e1y#p3 @d  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (BngwLVDK  
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。 )CHXfO w  
=k,?+h~  
十一. phoenix X,Rl&K\b"  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: #;5Q d'  
hk$I-  
for_each(v.begin(), v.end(), O hRf&5u$  
( JH u>\{8V  
do_ _s<s14+od  
[ a4 7e  
  cout << _1 <<   " , " n 83Dt*O  
] lr[T+nQ  
.while_( -- _1), mnBTZ/ZjS  
cout << var( " \n " ) }%AfZ 2g;h  
) @.c[z D  
); ?JTTl;  
[-i&)eX  
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: P#Whh  
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 1k^$:'  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 F|VKrH.  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ?|pP&8r  
jE=m4_Ntn  
c`&g.s@N\  
template < typename Cond, typename Actor > R4T@ ]l&W  
class do_while bg/=P>2  
  { P{BW^kAdH  
Cond cd; D?UURURf  
Actor act; W /*?y &  
public : 2(x| %  
template < typename T > sCP|d`'  
  struct result_1 c##tP*(  
  { `.dwG3R  
  typedef int result_type; Ujlbcv6+  
} ; 9HPmJ`b  
"q1S.3V;  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} @t@B(1T  
P;K LN9/4  
template < typename T > CrSBN~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N-t"CBTO  
  { N=7iQ@{1   
  do ]N;n q  
    { mq:WBSsV  
  act(t); US=K}B=g  
  } K :kb&W  
  while (cd(t)); p_%,JD  
  return   0 ; SAj#+_db  
} 6k![v@2R  
} ; xB[W8gQ6fa  
GmE`YW  
XA(.O|VZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator().  (:o:_U  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 b|@zjh;]A7  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ZHUW1:qs  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 /R?[/`)f&  
下面就是产生这个functor的类: `rK@> -  
BTYYp1  
hOkn@F.  
template < typename Actor > ~-y&C%  
class do_while_actor {0n p  
  { |(2#KMEWa  
Actor act; b:r8r}49  
public : T8)X?>CIW  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3$Vx8:Rhdn  
-ah)/5j  
template < typename Cond > S:Jg#1rww-  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ]=ZPSLuEm%  
} ; 'h 7x@[|  
if*~cPnN  
aMxj{*v7  
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[aF"5h%  
最后,是那个do_ yPe9KN_  
,fTC}>s4  
>mpNn  
class do_while_invoker m+:JNgX6  
  { "EA =auN{  
public : %`K{0b  
template < typename Actor > 63_#*6Pv28  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Ayv:Pv@  
  { V6_5v+n  
  return do_while_actor < Actor > (act); );y ZyWDV  
} ,3iD/8_  
} do_; 0v9i43[S|J  
n/ :#:  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? =hd0Ui>x  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 tZm`(2S  
最后来说说怎么处理break和continue l:bbc!3  
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。 e==/+  
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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