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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 8U8l 5r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6Sh0%F s  
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, -ec ~~95  
]| oh1q  
|A_yr/f  
Q ^%+r"h  
  class filler eWvL(2`Tx  
  { YKwej@9,  
public :  k~#F@_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} r40#-A$  
} ; .aWEXJ  
cyq]-B  
jq{rNxdGx  
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: .d:sQ\k~=  
|r"1 &ow5  
,fQc0gM=[  
Zfyr& ]"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Yr@)W~  
=T$-idx1l  
Ug=8:a(U.  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 K29]B~0%E  
,?;q$Xoi  
($^XF:#5  
8=x{>&Jr&#  
二. 战前分析 kd9rvy0oK  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 0R~{|RHM  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {uEu ^6a5  
1_ uq46  
ye1kI~LO(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 5KJN](x+  
  /* --------------------------------------------- */ kQXtO)  
vector < int *> vp( 10 ); W!g'*L/#L  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6dO )]  
/* --------------------------------------------- */ -fu=RR  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }?xu/C  
/* --------------------------------------------- */ g:MpN^l  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); F,^Q'$ !  
  /* --------------------------------------------- */ O.S(H1z<G  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); uUb[Dqn  
/* --------------------------------------------- */ b@@`2O3"  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); {q%&~  
IGs!SXclCs  
/)?]vKMiI  
o|G.tBpKg  
看了之后,我们可以思考一些问题: |Euf:yWY  
1._1, _2是什么? 0%.l|~CE&  
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。 HErTFY+vC  
2._1 = 1是在做什么? 6&7#?/Lq  
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。 uNV (r"  
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。 31-%IkX+k  
6JBE=9d-Q  
FQSepUl  
三. 动工 jI0gQ [  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bJ~]nj 3  
_O ~DJ"  
s)W^P4<  
XEM i~L+  
template < typename T > 4' bup h1(  
class assignment g83]/s+  
  { "Q;n-fqf  
T value; gS ~QlW V  
public : >[B[Q_})  
assignment( const T & v) : value(v) {} 4)ez0[i$X  
template < typename T2 > 4Y8/>uL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k,O("T[  
} ; PO5/j  
ve_TpP  
IBr?6_\%"4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #:v}d+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )xIk#>)  
`~QS3zq  
yU3fM?a  
WPiQ+(pt  
  class holder !T02@e/  
  { $5T3JOFz  
public : _n(O?M&x  
template < typename T > Dsc{- <v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Z?Y14L~%  
  { (gZKR2hO  
  return assignment < T > (t); !8M]n  
} h^ea V,x>=  
} ; Q1?  !,a  
DYkNP: +  
]Sg4>tp  
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: v<N7o8  
 chW 1UE  
  static holder _1; k\X1`D}R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 {H{u[XR[z  
OD 09XO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .^0@^%Wi  
而不用手动写一个函数对象。 M \rW  
?bu-6pkx]  
<z+5+h|^  
'H- : >'k  
四. 问题分析 86$9)UI  
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。 E!w%oTx{OR  
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。 $lmGMljF  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 qB PUB(  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j4>1a   
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~p^&` FA  
}S|~^  
五. 问题1:一致性 zsnXPRF  
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?| N 0h* |  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 $ \0)~cy  
R@Ch3l@  
struct holder /ghXI"ChI  
  { ~ {OBRC  
  // U {Xg#UN  
  template < typename T > swEE >=  
T &   operator ()( const T & r) const |9c J O@  
  { ~ _R 8; b  
  return (T & )r; p\T.l <p  
} 2;N)>[3*J  
} ; ak]:ir`o  
f/Cf2 K  
这样的话assignment也必须相应改动: &' E(  
k4Ed7T-  
template < typename Left, typename Right > I[u%k ir  
class assignment {1a%CsCM  
  { }: v&Nc  
Left l; &0A^_Z .nA  
Right r; 2 )oT\m  
public : .=rS,Tpo  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /, T@/  
template < typename T2 > {T EF#iF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eiE36+'>b  
} ; e%_2n=p~)%  
08*bYJu  
同时,holder的operator=也需要改动: kOi@QLdN  
M}Sn$h_  
template < typename T > _Ec9g^I10  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const h8#14?  
  { Qf0]7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Fo  K!JX*  
} Ei@w*.3P<  
i}d^a28  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 op!8\rM<e  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 V}c3}'_U]  
h+ixl#:  
return l(rhs) = r; ,ru2C_LQ  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 1nHQ)od  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [N] 5)n  
;Ih:$"$!  
template < typename Tp > !kAjne8]d  
class constant_t {p -q&k&R|  
  { &z'N Q !uV  
  const Tp t; pGS!Nn;K2  
public : OUoN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {}  hsYS<]  
template < typename T > #m %ZW3  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const zvJQ@i"Z  
  { }.+{M.[}  
  return t; ([vyY}43h  
} YVSAYv_ZG}  
} ; QYl Pr&O9  
O}$@|w(8;  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 dY|~"6d)  
下面就可以修改holder的operator=了 ^ud-N;]MKs  
u`K)dH,  
template < typename T > =rH' \7T  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 7sgK+ ip  
  { +MHsdeGU1W  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t));  Xaz`L  
} G)<NzZo  
32#|BBY  
同时也要修改assignment的operator() 1#]0\Y(  
. }#R  
template < typename T2 > ..Q$q2.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } HhZlHL  
现在代码看起来就很一致了。 cOhx  
r .&<~x  
六. 问题2:链式操作 }02#[vg  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }vx+/J  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 pv LA:LW2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 |->P|1 P  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Ev%_8CO4e  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *?l-:bc]  
[Un~]E.'J  
template < typename T > [SJ-]P|^l  
struct result_1 ( L{>la!  
  { )iKV"jsC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A(j9T,!  
} ; __B`0t  
,RA;X  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9n\b!*x  
F'NX  
template < typename T > dq6|m }g{  
struct   ref 4y: pj7h  
  { j@ehcK9|  
typedef T & reference; ftaGu-d%  
} ; S)n+E\c  
template < typename T > 6jDHA3  
struct   ref < T &> xAZ-_}'tW  
  { 3zr95$Mt  
typedef T & reference; sWG_MEbu  
} ; ~4T:v _Q7g  
xE{PsN1 X;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q;h6F{i  
[9-&Lq_ g  
template < typename T > $;k2b4u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const <SPT2NyX  
  { 9/yE\p .  
  return l(t) = r(t); %U<1]  
} T09'qB  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 1xf Pe#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 @ ,9cpaL3  
6Fe$'TP  
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 UG~/   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: _ Vo35kA  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 GW;\ 3@o  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8AGP*"gI  
最后的布局是: 79yF {  
                Add :(?F(Q^  
              /   \ ge[hAI2I  
            Divide   5 H1fKe=$1  
            /   \ ||}'  
          _1     3 ~LG<Uu  
似乎一切都解决了?不。 t ;-U  
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。 # fe%E.  
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。 y~r5KB6w  
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: p7Xe[94d^  
|Nf90.dL  
template < typename Right > K}feS(Ji  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |ctcY*+  
Right & rt) const $xK*TJ(k  
  { YqEB%Y~N+  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \Ctl(uj  
} 5 A2u|UU  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -ld1o+'`v!  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ~\yk{1S  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 g.]S5(  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ^77Q4"{W  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 I #bta  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? p_:bt7 B  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: T4e-QEH  
R[bI4|t  
template < class Action > <fm<UO,%  
class picker : public Action ZDl6 F`  
  { wj$WE3Y  
public : Rch?@O#J  
picker( const Action & act) : Action(act) {} tYzpL   
  // all the operator overloaded $%"?0S  
} ; ;%YAiW8{Xk  
C_rA'Hy  
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。 lWRRB&8  
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: $8;`6o`  
sqE? U*8.-  
template < typename Right > TJ`Jqnh  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?Mj@;O9>'  
  { T@?uA*J  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DRy,n)U&  
} =P)H3|AdIm  
2)4oe  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6 66f;h  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Pu`;B  
zv>7;En3  
template < typename T >   struct picker_maker nm{J  
  { Jr.4Y>;}e3  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %VsIg  
} ; tjWf`#tH>H  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > I?~iEO\nh  
  { rI;84=v2&9  
typedef picker < T > result; 1@6FV x  
} ; Ns#R`WG)  
_gn`Y(c$%  
下面总的结构就有了: 7]pi.1i  
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。 T^1]|P  
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。 >21f%Z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 eUZvJTE  
至此链式操作完美实现。 <xO" E%t  
i&',g  
R\ZyS )~l  
七. 问题3 r{ }&* Y  
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。 W"&Y7("y  
Qk#`e  
template < typename T1, typename T2 > J{qpGRQNa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (N/KP+J$n  
  { sUTfY|<7|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ^R;rrn{^  
} 8TV "9{ n  
n04lTME  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: us$=)m~v+  
l6z}D; 4  
template < typename T1, typename T2 > ")i>-1_H  
struct result_2 c@<vFoq  
  { FAbl5VW'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  Unc_e  
} ; ,o68xfdZVW  
riz[AAB  
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? qdY*y&}"J  
这个差事就留给了holder自己。 C'oNGOEd  
    V0)F/qY  
$#LR4 [Fq  
template < int Order > \9 5O  
class holder; 2GW.'\D  
template <> EI!e0 V1!  
class holder < 1 > } Rs@  
  { Y>i5ubR~  
public : \ N;%  
template < typename T > z(JDLd  
  struct result_1 HI%#S&d  
  { tShyG! b  
  typedef T & result; .Mz'h 9@  
} ; X J{b_h#N  
template < typename T1, typename T2 > :0'2m@x~  
  struct result_2 ed:[^#Lj  
  { 2Pz)vnV"  
  typedef T1 & result;  *CS2ndp  
} ; T]0H&Oov  
template < typename T > V<W$ h`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8DO3L "  
  { u>-pg u  
  return (T & )r; \\{+t<?J  
} NR|t~C+  
template < typename T1, typename T2 > ]UFbG40Zo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h.WvPZ2U  
  { s6+`cC4  
  return (T1 & )r1; ObIL  w  
} uqFYa bU  
} ; nBo?r}t4  
TeXt'G=M  
template <> @kmOz(  
class holder < 2 > w_hN2eYo&e  
  { _oBJ'8R\  
public : y3{ F\K  
template < typename T > N_^s;Qj  
  struct result_1 B?pNF+?'z  
  { 8{ooLdpX7  
  typedef T & result; UD}#c:I  
} ; ^p}|""\j  
template < typename T1, typename T2 > ;eQOBGX9  
  struct result_2 $7 FT0?kG  
  { DJ.n8hne  
  typedef T2 & result; lU&[){  
} ; 4k4 d%  
template < typename T > '7;b+Vbl#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  tQSJ"Q  
  { 3d81]!n  
  return (T & )r; T2/lvvG  
} bxR6@  
template < typename T1, typename T2 > ^Pp2T   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _jCk)3KO  
  { RW I7eC  
  return (T2 & )r2; Tc.k0n%W:b  
} glo Y@k~  
} ; p^>_VE[S  
1 |T{RY5  
y Nc"E  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 pS6p}S=1]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :Y)jf  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: l+HF+v$  
&'KJh+jJ  
return l(i, j) = r(i, j); 05PRlz *x=  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 7xU6Ll+p  
QMAineO  
  return ( int & )i; t]14bf$*Q  
  return ( int & )j; =R6IW,*  
最后执行i = j; Ef~Ar@4fA  
可见,参数被正确的选择了。 F)n^pT  
::`#qa4!  
J<;@RK,c_  
0s'h2={iI  
l2Pry'3  
八. 中期总结 s:ZYiZ-  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: d.3cd40Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 T j(MIFi|5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CyXFuk!R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor *l{GD1ZDk  
EJ@&vuDd$  
I6-.;)McO  
)Gm,%[?2C  
sFbN)Cx  
 @ ^cR  
九. 简化 kWMz;{I5*w  
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。 hH(w O\s  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 "zZ Z h  
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: PX/7:D?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 N5d)&a 7?  
  +-*/&|^等 aM7=>  
2. 返回引用。 4^(aG7  
  =,各种复合赋值等 j@u]( nf  
3. 返回固定类型。 d+o.J",E  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U-U"RC>  
4. 原样返回。 7z;X@+O}s  
  operator, Aw$+Ew[8 2  
5. 返回解引用的类型。 lx\9Y8  
  operator*(单目) s3sPj2e{  
6. 返回地址。 >r\q6f#J4  
  operator&(单目) =n<Lbl(7  
7. 下表访问返回类型。 #1De#uZ  
  operator[] g^: & Dh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 l=PZlH y1G  
  operator<<和operator>> [nASMKK0  
6^e}^~|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 J!\oH%FJp  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: x/dyb.  
z_8lf_N  
template < typename Left > + l hJ8&  
struct value_return <&RpGAk%I  
  { 8+@j %l j  
template < typename T > 4w5);x.  
  struct result_1 p1N3AhXY  
  { ,GF]+nI89  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U#Wg"W{  
} ; 74r$)\q  
ub;:"ns}  
template < typename T1, typename T2 > N 9W,p 2  
  struct result_2 FBxg^g%PB@  
  { (YM2Cv{4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ao+6^z_  
} ; }qT{" *SC  
} ; o~7D=d?R  
Z4oD6k5oc  
ua E,F^p  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait hg2Ywzfm-  
{T-=&%||  
下面我们来剥离functor中的operator() ot0g@q[3  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "5204I  
#mYe@[p@  
return l(t) op r(t) lAR1gHhJ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 22'Ra[  
return op l(t) Gz52^O :  
return op l(t1, t2) 8*;>:g  
return l(t) op (8baa.ge  
return l(t1, t2) op ~b @"ir+g4  
return l(t)[r(t)] EM(%|#  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A4g,)  
7g$*K0m`  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: )t((x  
单目: return f(l(t), r(t)); ^ WF_IH&  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lid0 YK-  
双目: return f(l(t)); rJh$>V+ '  
return f(l(t1, t2)); h$mGaw vZ~  
下面就是f的实现,以operator/为例 7 0PGbAD  
Zv2]X-  
struct meta_divide AZf69z  
  { 2}XxRJ0   
template < typename T1, typename T2 > lL'Bop@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Y9I|s{~  
  { k!bG![Ie|  
  return t1 / t2; +@c$n`>)  
} 39MOqVc  
} ; y|=KrvMHJ  
3-oKY*jO  
这个工作可以让宏来做: ~^'WHuz Py  
zJ$U5r/u  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /;vHAtt;f  
template < typename T1, typename T2 > \ %g^:0me`  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X,c`,B03  
以后可以直接用 U_hzSf  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) (&u'S+  
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 M2;6Cz>,P  
(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。。。) OsW*@v(  
:;c`qO4  
RP^vx`9h  
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 HYG1BfEaW  
@^J>. g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !x\\# 9  
class unary_op : public Rettype 4;@L#Pzt  
  { z`eMb  
    Left l; rxs:)# ?A  
public : |Qb@.  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} oIQ$98M  
F(ZczwvR  
template < typename T > Lxv6\3I+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !]5V{3  
      { Sn^M[}we  
      return FuncType::execute(l(t)); m=Gb<)Y  
    } u?rX:KkS  
8F'm#0  
    template < typename T1, typename T2 >  -PU.Uw]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;@:-T/=  
      { +G\i$d;St  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); u#`51Hr$  
    } $~j9{*]5  
} ; gzy|K%K  
Gm3`/!r  
mB6%. "  
同样还可以申明一个binary_op yhI;FNSf  
yqtaQ0F~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ks %arm&  
class binary_op : public Rettype Ino]::ZJ/  
  { $dWYu"2C D  
    Left l; =;F7h @:  
Right r; |7Ab_  
public : !qHB?]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \rO!lvX  
`I4E': ZG  
template < typename T > ImD&~^-_<  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ie>mOsz  
      { ,rF!o_7  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); xP;>p| M  
    } s?&S<k-=fr  
?<5KLvGv  
    template < typename T1, typename T2 > g:!R't?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sY?wQ:  
      { GXNkl?#  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); JiuA"ks)  
    } _^ic@h3'X~  
} ; iel@"E 4  
la4%Vqwgu  
1'iQlnMO@  
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 ;O 5Iu  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -}( o+!nl  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) rW_cLdh]#  
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。 {*r!oD!'  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <^'IC9D]  
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。。。 q_L. Sy|)  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 y\[* mgl:  
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) h(3-/4  
下面是修改过的unary_op Fg}t{e]3a  
l Ft&cy2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P"t Dq&  
class unary_op ?'"BX  
  { Fpwhyls  
Left l; ~r'ApeI9  
  eb6y-TwY  
public : %M`zkA2]J  
"(kiMo g-  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} $2blF)uYE  
SJ:Teab  
template < typename T > ae2SU4Jx  
  struct result_1 \5=4!Ez  
  { a1[J>  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Jw^my4  
} ; '"ze Im~  
4!-R&<TLve  
template < typename T1, typename T2 > hhI*2|i"L  
  struct result_2 i }Zz[b  
  { w{;~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5lM 3In@  
} ; i .eMrzJ|  
n!lE|if  
template < typename T1, typename T2 > oYJ<.Yxeb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ljz=u;O)  
  { +%~me?  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); A1z<2.R  
} X &G]ci  
7uF @Xh  
template < typename T > Tn(uH17  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9(_n8br1  
  { O#>,vf$  
  return OpClass::execute(lt(t)); Gc5mR9pV   
} "d M-3o<  
h gwS_L  
} ; f'`y-]"V5)  
D`.\c#;cN  
O0bOv S  
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 IF<T{/MA  
好啦,现在才真正完美了。 AUfcf *  
现在在picker里面就可以这么添加了: LfCgvq6/pO  
bX5/xf$q  
template < typename Right > 4<5*HpW  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const DiZv sc  
  { o"A?Aq  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); q6%m .X7  
} c]qh)F$s8  
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。 ?nE9@G5Gc  
x8wsx F  
uBC#4cX`D*  
_6]CT0  
*<?KOM  
十. bind *xKy^f  
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。 jxYze/I  
先来分析一下一段例子 5a2;@ }%V  
3#\C!T0y  
OF;"%IW~}  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gh `_{l  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 aqQ  U7  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o0dD  
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。 Q#&6J=}  
我们来写个简单的。 g"g3|$#Ej|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: KmqgP`Cu  
对于函数对象类的版本: (S6>^:;=~  
CE| *&G  
template < typename Func > 6\y?+H1  
struct functor_trait )<e,-XujY  
  { hxw6^EA  
typedef typename Func::result_type result_type; c s:E^  
} ; @Yw42`> !s  
对于无参数函数的版本: IL?"g{w  
y7'9KQ  
template < typename Ret > wawJZ+V  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 9pk-#/ag  
  { B@' OUcUR  
typedef Ret result_type; R#rfnP >  
} ; <" 0b 8 Z  
对于单参数函数的版本:  DD[<J:6  
lj+&3<E  
template < typename Ret, typename V1 > H#T&7X_<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > oTTE<Ct [  
  { 3XncEdy_  
typedef Ret result_type; \#C]|\  
} ; r =]$>&  
对于双参数函数的版本: /7ykmW  
Dh<}j3]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > C[><m2T  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > yEkwdx5!(  
  { e=_Ng j)  
typedef Ret result_type; Y+0GJuBf  
} ; MaF4lFmS  
等等。。。 }yd!UU  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^#4<~zU  
02YmV%  
template < typename Func > s+h}O}RV  
struct func_return `1lGAKv  
  { >^ E*7Bfp  
template < typename T > R^INl@(O  
  struct result_1 0aJcX)  
  { Fnd_\`9{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %kP=VUXj  
} ; nUCOHVI7  
x X.{(er  
template < typename T1, typename T2 > _KZ TY`/*  
  struct result_2 HI[Pf%${  
  { F4IU2_CnPD  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; RP k'1nD  
} ; fGWXUJ  
} ; FJn.V1  
l]~IZTC  
@]Ac >&  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 \Qf2:[-V0  
>.uIp4@(  
template < typename Func, typename aPicker > RSnBG"  
class binder_1 3`Xzp  
  { ^zfs8]QSf  
Func fn; /-+hMYe  
aPicker pk; I ^[[*Bh*C  
public : d)d0,fi?-  
-wh  
template < typename T > Q(x/&]7=V  
  struct result_1 'LR|DS[Ne  
  { Ko|gH]B'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _ER. AKY  
} ; /<Z3x _c  
pnXwE-c_  
template < typename T1, typename T2 > ` }B,w-,io  
  struct result_2 NPDMv |4  
  { `O`MW} c  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {]$)dz5  
} ; ]zn3nhBI  
B&<P>AZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 69`*u<{PC  
ph~BxK )i6  
template < typename T > `$q0fTz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +=sw&DH  
  { T1'\!6_5  
  return fn(pk(t)); ,sT5TS q  
} ZZi|0dG4;  
template < typename T1, typename T2 > *]nk{jo2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "8~PfLJ+  
  { %/qwqo`Q  
  return fn(pk(t1, t2)); /U`p|M;  
} u'T-}95 V  
} ; ^x_$%8  
&(e5*Q  
= |2F?  
一目了然不是么? +O.qYX  
最后实现bind M27H{} v  
z;_vl  
Sh?eb  
template < typename Func, typename aPicker > 5>ktr)]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Nr).*]g@~  
  { )uMv]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4Z5;y[k(  
} ~O]{m,)n  
c2?VjuB0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 z7+>G/o  
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。 )PW|RW  
/)`]p1c1%w  
十一. phoenix X4Pm&ol  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: i0zrXaKV  
b*/Mco 9O  
for_each(v.begin(), v.end(), p#_ 5w  
( X{<taD2~  
do_ ayQeT  
[ upX@8WxR  
  cout << _1 <<   " , " o\; hF3   
] =LGSywWM9  
.while_( -- _1), Bf6i{`!G  
cout << var( " \n " ) %(W8W Lz}  
) +S`cUn7  
); *M_^I)*L  
\CV HtV  
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: (E,Ibz2G:e  
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 adAdX;@e`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 pLys%1hg  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vU]n0)<KB  
E31Yk D.A  
h+A+>kC5  
template < typename Cond, typename Actor > $EEn]y  
class do_while S#r|?GYua  
  { 9* huO#  
Cond cd; )!caOGvhJ  
Actor act; YDj5+'y  
public : M)nh~gU  
template < typename T > (|rf>=B+H  
  struct result_1 s@{~8cHgU  
  { f-ceDn  
  typedef int result_type; /y6f~F  
} ; SynRi/BRmw  
T,rRE7  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 9+xO2n  
';c 6  
template < typename T > ^FkB/j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6EO@ Xf7,  
  { xI~A Z:m  
  do .Eb]}8/}E  
    { E^br-{|{  
  act(t); s{8=Q0^  
  } HtiIg a 7  
  while (cd(t)); MGxkqy?  
  return   0 ; c:&8B/  
} >cg)Nq D  
} ; O`"~AY&  
gIusp917  
",J&UTUh  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). *|<~IQg  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 6H5o/)Q~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 dr+(C[=  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 XWQ `]m)  
下面就是产生这个functor的类: LExm#T`  
.4tu{\YX  
v9Sk\9}S  
template < typename Actor > #D|%r-:"  
class do_while_actor /3K)$Er  
  { ;1 {=t!z=  
Actor act; M \  
public : ,(zV~-:9  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} +,AzxP _y  
|+::sL\r  
template < typename Cond > $u'"C|>8  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hf0(!C*  
} ; 9H/R@i[E  
qtozMa  
kGo2R]Dd[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 iLNUydiS  
最后,是那个do_ ]+3M\ ib  
9_iwikD  
_*%K!%}l=  
class do_while_invoker !4=_l6kg~+  
  { G.~ Q2O#T  
public : US(RWXyg  
template < typename Actor > R=D}([pi  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const A%HIfSzQBS  
  { PpBptsb^|J  
  return do_while_actor < Actor > (act); Sw,*#98  
} #$-?[c$>  
} do_; v;9(FLtL  
'TH[Db'`I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? * jWh4F,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 @KU;' th  
最后来说说怎么处理break和continue fRLA;1va  
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。 l!Xj UnRF  
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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