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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jw!QjVuRN%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 *tZ#^YG{(  
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, !saKAb}d7H  
k&>l#oH  
JI}p{ yI  
hT<:)MG)+K  
  class filler C JNz J(  
  { % 1p4K)  
public : |uE _aFQs  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Pf]O'G&F  
} ; 4MOA}FZ~  
wOp# mT  
"UY.; P  
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: 4c_F>Jw[  
6@ HY+RCx  
tKUy&]T  
V6ioQx=K#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); NR)[,b\v  
Eh)VU_D  
"rA: ;ntz  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 fJ3qL# '  
?ixzlDto\  
#2!M+S  
$PQlaivA  
二. 战前分析 I({ 7a i  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \..(!>,%F  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 3*gWcPGe  
^Y:Q%?uB/  
zA/W+j$:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); pPG@_9qf  
  /* --------------------------------------------- */ m&Mvb[  
vector < int *> vp( 10 ); E4'D4@\W  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); '#.:%4  
/* --------------------------------------------- */ B&m?3w  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6YZ&>` a^  
/* --------------------------------------------- */ ,b@0Qa"  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /m;w~ -N  
  /* --------------------------------------------- */ n~d`PGs?f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); */L;6_  
/* --------------------------------------------- */ NW9k.D%  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); [vaG{4m  
^IGTGY]s  
H\3CvFm  
Y4Z?`TL  
看了之后,我们可以思考一些问题: t747SZWgB  
1._1, _2是什么? vN7ihe[C  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 9CWUhS   
2._1 = 1是在做什么? o+O\VNW  
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。 8[FC  
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。 *3<m<<>U  
FJ}QKDQW=  
G<-)Kx  
三. 动工 K(plzQ3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: f41!+W=  
S@7A)  
cQv*lvG9>  
' U)~|(\i  
template < typename T > fXw%2wg  
class assignment +WwQ!vWWd  
  { -c=IO(B/  
T value; T[XI  
public : o0wep&@  
assignment( const T & v) : value(v) {} w'5~GhnP+  
template < typename T2 > xL>0&R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } i*Y/q-N|  
} ; 't{=n[  
5Tp n`2F  
\+MR`\|3  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yHt63z8'  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ,[bcyf  
d<6L&8)<  
_uHyE }d  
kQIWDN  
  class holder Ok6Y&#'P  
  { [-$&pB>w8'  
public : &nn.h@zje  
template < typename T > %4L|#^7:  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^B& Z  
  { u3,b,p  
  return assignment < T > (t); {djOU 9]  
}  df 1* [  
} ; u(ZS sftat  
XpH[SRUx  
de1&  
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: i}<R >]S  
s !8]CV>  
  static holder _1; nfDPM\FFD  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +nMgQOs  
#K*d:W3C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); +d6E)~qKL  
而不用手动写一个函数对象。 G)43Y!  
v:6b&wS L3  
&9s6p6 eb  
DO03vN  
四. 问题分析 ']vX  
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。 o JA58/  
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。 $LRFG(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &7DE$ S  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;5Sr<W\:;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5Ij_$a  
i]$d3J3  
五. 问题1:一致性 V7[qf "  
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?| (Z,,H1L  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 m'qMcCE  
{ J0^S  
struct holder !)9zH  
  { (`!| Uf$  
  // +&?VA!}.  
  template < typename T > sa#"@j)  
T &   operator ()( const T & r) const NOS5bm&-  
  { @ ~sp:l  
  return (T & )r; >M1/m=a  
} II<<-Y6  
} ; fRa1m?%s  
p[uwG31IL`  
这样的话assignment也必须相应改动: J)fS2Ni+  
D9LwYftZ  
template < typename Left, typename Right > Xj/ X.  
class assignment g(5s{njL  
  { F}01ikXDb'  
Left l; lHGv:TN  
Right r; 2hu6  
public : y~luuV;uj  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &erNVD5o  
template < typename T2 > g{J3Ba  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 9M7P]$^  
} ; ev?>Nq+Z  
'[-/X a['  
同时,holder的operator=也需要改动: ttw@nv% @  
_?r+SRFn  
template < typename T > ;:!LAe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2hp x%H  
  { u\E.H5u27  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); f(_qcgXp  
} 1Xs! ew)>  
U50X`J  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .Nf*Yqs0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +'Ge?(E4_  
<K0lS;@K  
return l(rhs) = r; 1_p'0lFe  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 [MEa@D<7N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: vv8$u3H  
$o@?D^  
template < typename Tp > d)G-K+&B  
class constant_t qe$K6A%Yd  
  { { &qBr&kg  
  const Tp t; =az$WRV+7!  
public : aFSZYyPxwv  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,f1wN{P  
template < typename T > I&xRK'  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Q.|2/6hD7[  
  { {'ZnxK'  
  return t; |-|BM'Y  
} A |&EI-In  
} ; VC+\RB#:-  
_ xC~44  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -12v/an]L7  
下面就可以修改holder的operator=了 1=D!C lcb  
g/@CESfm'  
template < typename T > 67g/(4&  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qQ_B[?+W  
  { =['ijD4TW  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UiSc*_N"  
} ~8X' p6  
kU Flp  
同时也要修改assignment的operator() ec0vg.>p  
UEeqk"t^  
template < typename T2 > uJO*aA{K  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } /Yh([P>  
现在代码看起来就很一致了。 f6"j-IW[z  
us cR/d  
六. 问题2:链式操作 E.6\(^g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 }n=NHHtJ  
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。 bk?\=4B:E  
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。 y,x~S\>+  
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。 ) )F.|w  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct O>Sbb2q?"  
Kaa*;T![  
template < typename T > =,'Z6?%p  
struct result_1 gMvvDP!Wp  
  { lrE0)B5F  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; M,@SUu v"  
} ; O92Yd$S  
QEgv,J{  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 9N29dp>g{{  
8j$q%g  
template < typename T > 6vA5L_  
struct   ref 3pp w_?k  
  { R3PhKdQ"  
typedef T & reference; +{I\r|  
} ; Q.\>+4]1&&  
template < typename T > QD<4(@c5|  
struct   ref < T &> @CmxH(-i-  
  { {2x5 V#6  
typedef T & reference; EyeLC6u  
} ; GEA;9TU|V  
W% [5~N  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O,{ (  
#J!? :(m:  
template < typename T > O>GP>U?]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ;Ki1nq5c#s  
  { w}0Qy  
  return l(t) = r(t); q{ hq.KZ  
} Cg Sdyg@  
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。 |-fx 0y   
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 f h^_=R(/  
O2G+ '  
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 Kv]6 b2HT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: +XE21hb   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6!nb)auVi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <@A^C$g  
最后的布局是: ASvPr*q/  
                Add 3$8}%?i  
              /   \ ="DgrH  
            Divide   5 f#~Re:7.c  
            /   \ ge[i&,.&z  
          _1     3 ?5Fj]Bk]  
似乎一切都解决了?不。 0Nu]N)H5<l  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ,&=`T 7i  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 _iu|*h1y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: rieQ&Jt"  
}'W^Ki$  
template < typename Right > | #Pc e  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qM0MSwvC=  
Right & rt) const 76b7-Nj"  
  { 1Tq$E[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &EPEpN R  
} 1Q5<6*QL"  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I[UA' ~f  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 k%g xY% 0  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 J [ H?nX9  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 AG7}$O.  
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。 }dUC^04  
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? 9pcf jx..  
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: d_+8=nh3  
hYn'uL^~[  
template < class Action > 6bNW1]rD  
class picker : public Action fn OkH  
  { ^wa9zs2s;/  
public : <k](s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ~ ""MeaM8[  
  // all the operator overloaded q4i8Sp>  
} ; Y14R"*t~  
Wu( 8 G  
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。 `tG_O  
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: kZ9< j+.  
<6C9R>  
template < typename Right > yk<jlVF$j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N o(f0g.  
  { lM,zTNu-z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %g&,]=W\N  
} u;Eu<jU1  
j/D)UWkR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8>Z$/1Mh  
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。 P(epG?Qg  
_}@n_E  
template < typename T >   struct picker_maker Wk?|BR]O  
  { N[bN"'U/1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; eC?/l*gF 3  
} ; &ZN'Ey?  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 0:'jU  
  { /K) b0QX  
typedef picker < T > result; |WU`p  
} ; nn L$m_K~  
tR* W-%  
下面总的结构就有了: _]UDmn[C  
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。 /]zib@i  
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。 |OZ>/l {  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O'-Zn]@.]  
至此链式操作完美实现。 #0g#W  
{(}w4.!  
~'J =!Xy  
七. 问题3 LGROEn<*d  
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。 P0ltN  
CQ.4,S}6'  
template < typename T1, typename T2 > Y-q@~v Z]  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5 ?~-Vv31s  
  { = 6<w'>  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ;b?+:L  
} 1qj%a%R  
V-;nj,.mY  
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: 3B".Gsm)X  
v* ~%x  
template < typename T1, typename T2 > NzAtdcwR  
struct result_2 rtL9c w5  
  { f=_?<I{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; IHbow0'  
} ; 1LE^dS^V  
e4q k>Cw  
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? .8qzU47E  
这个差事就留给了holder自己。 5V nr"d  
    (U'7Fc  
( ssH=a  
template < int Order > 1gShV ]2  
class holder; 8U2 wH  
template <>  ,eeL5V  
class holder < 1 > {<}I9D5  
  { CDW(qq-zD  
public : EB2^]?  
template < typename T > 39T&c85  
  struct result_1 3TiXYH  
  { |<3Q+EB^  
  typedef T & result; K;y\[2;}e,  
} ; OpbT63@L  
template < typename T1, typename T2 > J4Z<Yt/  
  struct result_2 k[ffs}  
  { ?Y0$X>nm  
  typedef T1 & result; x|v[Dxf]  
} ; M,\|V3s  
template < typename T > )/WA)fWkT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _UBJPb@=U  
  { $qlqW y-s  
  return (T & )r; p=-B~:  
} ?%dCU~ z  
template < typename T1, typename T2 > bpF@}#fT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |T$a+lHMD  
  { eW"x%|/Q7  
  return (T1 & )r1; GATP  
} )| Vg/S  
} ; ;%rs{XO9  
oX 2DFgz  
template <> lYZ@a4TA  
class holder < 2 > KSgQ:_u4}  
  { X[~f:E[1J  
public : *]:G7SW{  
template < typename T > +A'q#~yILa  
  struct result_1 Jl}!CE@-  
  { |,a%z-l  
  typedef T & result; y13CR2t6  
} ; D)*_{   
template < typename T1, typename T2 > F`;TU"pDf  
  struct result_2 g~Nij~/  
  { 1FD7~S|  
  typedef T2 & result; ^C:{z)"h  
} ; 5gc:Y`7t  
template < typename T > ^;)SFmjg%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]m/@wW9  
  { "lU]tIpCu  
  return (T & )r; c;b[u:>~-  
} hHfe6P |  
template < typename T1, typename T2 > } `>J6y9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,WO%L~db  
  { t7*G91Hoq&  
  return (T2 & )r2; mq{$9@3  
} )WP]{ W)r  
} ; >uyeI&z  
<nOuyGIZ  
r?"}@MRW  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1&8j3"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l${Hgn+  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ~51kiQW  
_cxm}*}\#  
return l(i, j) = r(i, j); %;=IMMK  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Imh2~rw;  
}"&n[/8~  
  return ( int & )i; =#.8$oa^  
  return ( int & )j; %)<oX9E  
最后执行i = j; OUlxeo/  
可见,参数被正确的选择了。 I*+LJy;j  
P;L)1 g  
uHUvntr  
fw:7Q7 qo  
2rR@2Vsw2  
八. 中期总结 ?b*/ddIs  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ]|C_`,ux  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1*!c X  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dr,B\.|jC  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor D% v:PYf  
FhY{;-W(T  
]Efh(Gb]  
%2@ Tj}xa  
|z!q r}i  
Q QsVIHA  
九. 简化 KD,^*FkkL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ]689Q%D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /@9-!cL  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8CP9DS  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 80FCe(U  
  +-*/&|^等 ]b0zkoD9<  
2. 返回引用。 nu469  
  =,各种复合赋值等 t5ny"k!  
3. 返回固定类型。 lQp89*b?=U  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) AND7jEn  
4. 原样返回。 R\9>2*w  
  operator, dT0^-XSY  
5. 返回解引用的类型。 vWqyZ-p,q  
  operator*(单目) aWHd}%  
6. 返回地址。 2p$n*|T&c  
  operator&(单目) \yJZvhUk  
7. 下表访问返回类型。 @7Q*h   
  operator[] RMS.1:O  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 3JlC/v#0  
  operator<<和operator>> T=eT^?v  
k8InbX[  
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。 2|0Je^$|  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ;H7EB`  
q5:0&:m$4$  
template < typename Left > wo7N7R5  
struct value_return AI^AK0.L  
  { oTq%wi6 _  
template < typename T > W\I$`gyC/  
  struct result_1 4)z3X\u|Z2  
  { T8,k7 7  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ALE808;|  
} ; D:YN_J"kV  
l1-4n*fU  
template < typename T1, typename T2 > -vv   
  struct result_2 $:%*gY4~76  
  { 5z9r S<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; s0C?Bb}?  
} ; $\0cJCQ3  
} ; jHkyF`<+  
fap|SMGt  
9l]UE0yTL/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v?Z'[l  
i>ESEmb-  
下面我们来剥离functor中的operator() >VRo|o<D  
首先operator里面的代码全是下面的形式: g)=V#Bglv  
4'+d"Ok  
return l(t) op r(t) T4V[R N  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 96.IuwL*.s  
return op l(t)  4 "pS  
return op l(t1, t2) C $]5l; `  
return l(t) op U -Af7qO  
return l(t1, t2) op #t"9TP  
return l(t)[r(t)] vqrBRlZ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] M*g2VyZ  
$x;tSJ)m~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Nf=C?`L  
单目: return f(l(t), r(t)); )x$!K[=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y-E1]4?})  
双目: return f(l(t)); z7'n, [  
return f(l(t1, t2)); ]sX7%3P  
下面就是f的实现,以operator/为例 &M0o&C-1/  
pd=7^"[};  
struct meta_divide UlK/x"JDv  
  { Nhjle@J<  
template < typename T1, typename T2 > C$KaT3I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) N+*(Y5TU  
  { G[|3^O>P  
  return t1 / t2; !d:tIu{)  
} I?f"<5[0  
} ; TZ^{pvBy  
(P2[5d|  
这个工作可以让宏来做: NJ >I%u*  
tH-gaDj_  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @Djs[Cs<*  
template < typename T1, typename T2 > \ vg+r?4Q3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; X tJswxw`K  
以后可以直接用 ^OHZ767v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 'jh2**i 34  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 dj?G.-  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) V8-4>H}Cb/  
YH6snC$u  
H"2U)HJl  
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 G i$  
+ckMT3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > slu$2-H  
class unary_op : public Rettype 08`f7[JQo]  
  { ?+3R^%`V  
    Left l; \U==f &G?J  
public :  =Ov9Kf  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0v;ve  
R|/Wz/$1A  
template < typename T > #uQrJh1o8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .?A'6  
      { lTn;3'  
      return FuncType::execute(l(t)); Q]!6uA$A  
    } cL6 6gOEL  
wG_4$kyj  
    template < typename T1, typename T2 > (:ZPt(1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;_x2 Ymw  
      { C#Y,r)l  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4DvdE t  
    } .8-PB*vb  
} ; )8:n}w  
<inl{CX/  
%wOOzp`  
同样还可以申明一个binary_op y@q1c*|  
!>\9t9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;F|jG}M"  
class binary_op : public Rettype Q{O/xLf  
  { ;9K[~  
    Left l; IoQr+:_R  
Right r; yU> T8oFh  
public : 'T%IvJ#Xu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} AlUJ1^o)  
r i,2clp  
template < typename T > Xe)Pg)J1  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r~I.F!{  
      { n:F@gZd`  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); VIetcs  
    } ,Ie<'>hd  
tzZ|S<e6=\  
    template < typename T1, typename T2 > fQxSMPWB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tAaYL \~  
      { *8/VSs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); e "_&z# 2_  
    } X#VEA=4{  
} ; A5+q^t}  
;.\g-`jb  
~'(9?81d  
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 yz2(_@R  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ? %93b ,7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) (WJV.GcP1  
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。 n>n"{!  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  X@cSP7b  
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。。。 ?b5H 2 W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eVTO#R*'|  
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) }&mj.hGv  
下面是修改过的unary_op {798=pC<.  
rYbCOazr  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ;jF%bE3  
class unary_op iL+y(]  
  { r9<V%PH v  
Left l; 4AJ9`1d4  
  P> |Ef~j  
public : v< Ty|(gd  
K@HLIuz4t  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} W.IH#`-9E  
V w7WK  
template < typename T > O /vWd "  
  struct result_1 %,XI]+d  
  { ^+EMZFjg(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; QJQJR/g  
} ; D_Guc8*  
>cTjA):  
template < typename T1, typename T2 > R^uc%onP  
  struct result_2 \` &ej{  
  { D6Dn&/>Zp  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Rw/Ciw2@?  
} ; nVNs][  
@Zj& `/  
template < typename T1, typename T2 > HXyFj  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q@3B{  
  { gbJG`zC>U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !h?=Wv ==]  
} YKNb59k  
H)\4=^  
template < typename T > whw{dfE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v3~FR,Kl  
  { \PzN XQ$  
  return OpClass::execute(lt(t)); NfOp=X?Y  
} RFB(d=o5S  
 Ll?g.z"  
} ; *G\=i A  
>C:If0S4X  
EPv%LX_j  
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 b1 H7  
好啦,现在才真正完美了。 URLk9PI  
现在在picker里面就可以这么添加了: A4}#U=3tI  
f'i6QMk\&  
template < typename Right > Q4=|@|U0  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !M,h79NM  
  { qZ&a76t  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /-><k,mL?  
} q P'[&h5Y  
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。 Rh[Ibm56  
vn``0!FX  
z$66\/V']  
=D}4X1l  
~x\Cmu9`  
十. bind Z~_8P  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 g9`[Y~  
先来分析一下一段例子 YQ+^  
loBtd%wY  
O <>#>[  
int foo( int x, int y) { return x - y;} vkuc8 li  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 m!0N"AjA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ex!XB$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。 xb]o dYGdW  
我们来写个简单的。 V!W1fb7V  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: (2d3jQN`  
对于函数对象类的版本: LfHzT<)|  
J$rJd9t  
template < typename Func > W~<m[#:6C  
struct functor_trait R2CQXhiJ  
  { \@8*TS  
typedef typename Func::result_type result_type; ?d~]Wd!z  
} ; -w\M-wc/$  
对于无参数函数的版本: Oi6Eo~\f  
5tMh/]IeS  
template < typename Ret > $HxS:3D%D  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JdO)YlM-  
  { e$ 32  
typedef Ret result_type; KXq_K:r?  
} ; i+1Qf  
对于单参数函数的版本: .> wFztK  
+v!v[qn  
template < typename Ret, typename V1 > Hsgy'X%om  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > TOrMXcn!/  
  { !VFem~'d  
typedef Ret result_type; aiJnfU]W  
} ; bs BZ E  
对于双参数函数的版本: Li]k7w?H  
Fe5jdV<  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > \q,s?`+B  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > @0D![oA  
  { TW2Z=ks=  
typedef Ret result_type; x2@,9OUx  
} ; $ o " L;j  
等等。。。 SHwRX? B|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +YuzpuxjJ  
Q-(Dk?z{  
template < typename Func > DFc [z"[  
struct func_return F3Dt7q  
  { ol<lCp  
template < typename T > A4 5m)wQ  
  struct result_1 Mc:b U  
  { 3p&jLFphL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ||XIWKF<n2  
} ; nEyI t&> 9  
SY|Ez!tU:N  
template < typename T1, typename T2 > Z}+yI,  
  struct result_2 6"+8M 3M l  
  { /BT1oWi1y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =U c$D*  
} ; <wa(xDBw  
} ; `36N n+A  
n]v7V&mj\  
{@45?L('  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =zOe b/  
JjQVzkE  
template < typename Func, typename aPicker > xDUaHE1co  
class binder_1 T/NjNEd#  
  { LXNQb6!  
Func fn; }PZ=`w*O  
aPicker pk; 79wLT \&  
public : B=dseeG[To  
as#J qE  
template < typename T > {+Sq<J_`M  
  struct result_1 t!0dJud  
  { hlC%HA  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ]-a{IWVN  
} ; FT( iX `YQ  
ZV( w  
template < typename T1, typename T2 > l&Q!mU}  
  struct result_2 N+J>7_k   
  { `|?]CkP  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SM<d  
} ; X4'kZ'Sy<  
OXCQfT@\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r0{]5JZt/  
yl/a:Q  
template < typename T > ^j=bObaX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ${>DhfF  
  { Sr"/-  
  return fn(pk(t)); fI]bzv;  
} qtY m!g  
template < typename T1, typename T2 > \8>oJR 6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6c &Y  
  { Yf= FeH7"  
  return fn(pk(t1, t2)); h)@InYwu7  
} nB&j   
} ; R04J3D|  
>0T Za  
SX_4=^  
一目了然不是么? @RVOXkVo  
最后实现bind Q6x%  
[O 1|75  
CKd3w8;  
template < typename Func, typename aPicker > (tKMBxQo8  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) `pm>'  
  { ;RHNRVP  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :1MM a6  
} hDvpOIUL1  
Gkmsaf>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gl "_:atW  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 " '[hr$h3  
}dKLMNqPA  
十一. phoenix xqv[? ?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: .Q[yD<)Ubs  
F. T@)7  
for_each(v.begin(), v.end(), 'Sa!5h  
( 1.0J2nZpt  
do_ { i;6vRr  
[ 7"K^H]6u30  
  cout << _1 <<   " , " z 6cYC,  
] I N_gF_@%  
.while_( -- _1), C{&)(#*L  
cout << var( " \n " ) uA%Ts*aN  
) 0H+c4IW  
); #8UseK  
u]bz42]  
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: C0(sAF@  
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 8t[t{"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 d.cCbr:  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  C0<YH "  
U&Ab# m;  
_-TOeP8#94  
template < typename Cond, typename Actor > y\z > /q  
class do_while 6#|qg*OS  
  { >qpqQ; bm  
Cond cd; 8Zw]f-5x\  
Actor act; ls @5^g  
public : Ay%:@j(E  
template < typename T > wv^b_DR  
  struct result_1 (OqHfv  
  { 4swKjN &  
  typedef int result_type; afUTAP@  
} ; (Fqa][0  
} # Xi`<{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} S_5?U2%D  
(yGQa5v  
template < typename T > Hg whe=P  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jb3.W  
  { Spo +@G  
  do L|J~9FM  
    { F`srE6H  
  act(t); EneAX&SG  
  } q,@+^aZ  
  while (cd(t)); @\PpA9ebg%  
  return   0 ; )Mi'(C;  
} ` FxtLG,F  
} ; U`1l8'W}:#  
4+Ti7p06&\  
F.0d4:A+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VVLIeJ(*XT  
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。 H"D 5 e  
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。 Azn:_4O  
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。 -|[~sj-p  
下面就是产生这个functor的类: ?Pnx ~m{%*  
QnU0"_-  
Q S;F+cmTh  
template < typename Actor > B{PLIisc  
class do_while_actor  f`J|>Vk  
  { Mj'lASI  
Actor act; x.\XUJ4x  
public : lY,/ W  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G_+Ph^  
.[,6JU%  
template < typename Cond > 6|oWaA\gI  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }{mG/(LX8  
} ; n^Vxi;F  
ymkR!  
!sG"n&uZq  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 v:A:37#I  
最后,是那个do_ qguVaV4Y  
-#%X3F7/w  
PGY9*0n  
class do_while_invoker }$:#+ (17  
  { pyF5S,c  
public : XN(tcdCG  
template < typename Actor > >2Ca5C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s|gp  
  { |z+9km7,  
  return do_while_actor < Actor > (act); A6i et~h[  
} [Auc*@  
} do_; m>YWxa   
<`+zvUx^?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? x< S\D&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DB~MYOX~  
最后来说说怎么处理break和continue y;:]F|%<  
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。 ((cb4IX  
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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