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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda <},1Ncl  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 uWjN2#&,  
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, q-nER<  
MRfb[p3Cx  
-DP*q3  
r}_lxr  
  class filler DG(%-w8p"  
  { 2j&v;dmh<  
public : m@jge)O&D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} !aPD}xCH#  
} ; a+`D'?z  
BkawL,  
3JO]f5  
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: Z) Wnow  
`0bP0^w  
mN*?%t  
;I}'}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); tdep|sD  
A%u_&a}  
m:uPEpcU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +dk f cG  
9sSN<7  
=su]w2,Iy  
.oqIZ\iik  
二. 战前分析 hmpr%(c`  
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。 5.vG^T0w  
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 `&!k!FZY*  
T%$jWndI  
!^w E/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); x5h~G  
  /* --------------------------------------------- */ $A2n{  
vector < int *> vp( 10 ); &<3&'*ueW  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ve Tx, \6@  
/* --------------------------------------------- */ !R'g59g  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UMU2^$\iS  
/* --------------------------------------------- */ :ofBzTNwZ  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?A?F.n`  
  /* --------------------------------------------- */ =Mj 0:rW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); =dZHYO^Cv  
/* --------------------------------------------- */ D3D}DaEYj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); =wVJ%  
&xXEnV  
*nC(-(r:J`  
zF`3 gl.  
看了之后,我们可以思考一些问题: rf.`h{!!  
1._1, _2是什么? 8)L*AdDAW!  
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。 /@"Y^  
2._1 = 1是在做什么? :g6n,p_#  
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。 jZteooJG|  
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。 7B7&9<gc  
g^7MMlY%  
",yc0 2<  
三. 动工 `JB?c  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: q_V0+qH  
PL X>-7@  
=-"c*^$]  
>6<q8{*  
template < typename T > /Fgw$ ^H  
class assignment dOFD5}_   
  { .ubE2X[][  
T value; kLj$@E`4  
public : %<0eA`F4  
assignment( const T & v) : value(v) {} z//VlB  
template < typename T2 > ?'s6Xmd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } :|+Qe e  
} ; l(;Kij  
1oiRWRe  
aNxAZMg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 eJ0?=u!x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &V7M}@  
pO7Zs  
iK5_u2]Q  
9QQyl\  
  class holder ?t](a:IX  
  { x3 >  
public : /w(e  
template < typename T > q_kdCO{:df  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const rG}\Zjn{  
  { k{;,6H  
  return assignment < T > (t); Q GZyL)Q  
} X5LBEOG  
} ; n_?tN\M  
3"N)xO-  
\xv;sl$f  
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: (o5j'2:.  
QnQOm ""  
  static holder _1; U;N:j8  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 8[vc?+>&  
@$9'@")  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); F$BbYf2i  
而不用手动写一个函数对象。 V#REjsf,t-  
#@HF<'H}mu  
$+p?Y)h .  
LbEM^ D  
四. 问题分析 UT0){%2@  
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。 [NMVoBvG  
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。 u .f= te  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 21hv%CF\9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ^XbU~3(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 }}v9 `F  
6AG`&'"  
五. 问题1:一致性 1#IlWEg  
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?| I/Jb!R ~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 |a1{ve[  
BTgG4F/)  
struct holder jTO), v:w  
  { b 5yW_Ozdh  
  // hj'(*ND7z  
  template < typename T > CI353-`  
T &   operator ()( const T & r) const MZ+^-@X  
  { ls@i".[  
  return (T & )r; h8Yx#4  
} 7 d LuX   
} ; ;AO#xv+#  
!?c|XdjZ  
这样的话assignment也必须相应改动: 8Nu=^[qwQM  
^nbnbU4'  
template < typename Left, typename Right > iQDx{m3]  
class assignment {|I;YDA  
  { hGpv2>M  
Left l; y;_% W  
Right r; Pj}6 6.  
public : VD_$$Gn*q  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -py@DzK  
template < typename T2 > FEVEp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } PDs@?nz,  
} ; ~e6Brq  
1UPC e  
同时,holder的operator=也需要改动: '>r7V  
EoK~S\dS  
template < typename T > '!/<P"5t  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const KQB3 m"  
  { 0c}  }Q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); yKO`rtP  
} +$g}4  
<HbcNE~  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ``wSc0\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 15o9 .   
feQ **wI  
return l(rhs) = r; +v=C@2T  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 .l.a(_R  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: X5 j1`t,  
Djg,Lvhm  
template < typename Tp > Na:w]r:y  
class constant_t ,7<f9 EVY  
  { "'D=,*  
  const Tp t; Q%xC}||1s"  
public : 7(pF[LCF  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} I:mr}mv=i  
template < typename T > C.FI~Z  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ."9];)2rx  
  { B)0i:"q  
  return t; {{QELfH2  
} oH_;4QU4y  
} ; =3L;Z[^9  
x QIq^/F0  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .ev?"!Vpp9  
下面就可以修改holder的operator=了 _H5o'>=  
HSc~*Q  
template < typename T > 1fpQLaT  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %44leINx  
  { UEguF &  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ljb7oA3cP4  
} [PDNwh0g5  
Q\ 0cvmU  
同时也要修改assignment的operator() #3gp6*R  
dw*_(ys  
template < typename T2 > XCBL}pNkR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } INJEsz  
现在代码看起来就很一致了。 0$ S8 fF@  
neLAEHV  
六. 问题2:链式操作 >U[j]V]  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 %^ !,t: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。 JU)dr4S?  
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。 PK`D8)=u  
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。 t+!$[K0/  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct B!?%O  
c9&xe"v  
template < typename T > h-` }L=  
struct result_1 njputEGX  
  { a ?)NC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; >s<^M|S07  
} ; ivN&HAxI@  
f=WDR m]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 0"f\@8r(  
Y2~nBb  
template < typename T > gcl5jB5)>  
struct   ref @X#F3;  
  { }f6HYU  
typedef T & reference; <nT +$  
} ; R8a3 1&  
template < typename T > .nx2";oi  
struct   ref < T &> ` 2V19 s]  
  { oYm[V<nIl  
typedef T & reference; VgZsB$Ori  
} ; U_I5fK =  
hvsWs.;L'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: rE.;g^4p  
RwpdRBb  
template < typename T > J;8IY=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,)Znb=  
  { 4\8+9b\9"  
  return l(t) = r(t); 1cpiHZa  
} !ug8SAOaz/  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 :LW4E9O=H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 GLeK'0Q@  
f Sa"%8%  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 1SCR.@ k<  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: {tYZt4!{^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %N>%!m  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2y;Skp  
最后的布局是: N_W}*2(  
                Add Z8K?  
              /   \ 42$VhdG  
            Divide   5 -"' j7t:  
            /   \ F%@aB<Nu  
          _1     3 BBwy,\o#  
似乎一切都解决了?不。  3KlbP  
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。 gd`!tRcNY  
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。 -g*4(w  
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: 1mOh{:1u  
Y)*#)f  
template < typename Right > EyJJ0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const (X\@t-8  
Right & rt) const JfLqtXF[&"  
  { l5!|I:/*;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); e D?tLj  
} k@RDvn  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 8]/bK5`  
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。 _E@2ZnD2  
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。 hKL4cpK4  
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。 f!Y?S  
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。 5YE'L.  
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? DgId_\Ze  
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: v&DI`xn~  
 ]hk  
template < class Action > )r xX+k+b/  
class picker : public Action I9_RlAd  
  { ;g+N&)n  
public : 4'/nax$Bx;  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {Aw#?#GPW  
  // all the operator overloaded S"NqM[W  
} ; /R]U}o^/(%  
tdBm (CsN  
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。 N +Yxz;Mg  
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: y" RF;KW>  
$p#Bi-&  
template < typename Right > AG`L64B  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const A5c%SCq;  
  { KX,S  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;=)k<6  
} le|~BG hL  
X( \ AB  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > o=1Uh,S3R  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 B+P(M!m3  
4gI/!,J(b  
template < typename T >   struct picker_maker jS]ru-5.  
  { +%yfcyZ.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; x kx^%3dV  
} ; ey7 f9  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +h|`/ &,  
  { %(3|R@G.  
typedef picker < T > result; DE}K~}sbd  
} ; +\d56j+D  
? uzRhC_)!  
下面总的结构就有了: ElcjtYu4  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 s4X>.ToMC  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 k:t ]s_`<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e'6/` Evqz  
至此链式操作完美实现。 aH)}/n  
JU1~e@/'%  
Z]>O+  
七. 问题3 |mxDjgq  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 !JHL\M>A5  
Ra)3+M!x  
template < typename T1, typename T2 > Y2N>HK0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q 3hKk$Y  
  { '}ptj@,  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \=VtHu92=  
} :C(=&g<]D  
0gW"i&7c  
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: j/323Za+  
`uv2H$  
template < typename T1, typename T2 > W#9BNKL  
struct result_2 dI.WK@W'o  
  { DU0zez I9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; M'?,] an  
} ; ZQ4p(6a   
kj#?whK6~  
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? v|XTr,#  
这个差事就留给了holder自己。 fiK6@,  
    }"nItcp.1  
YqhAZp<  
template < int Order > 'nzg6^I7g  
class holder; $p1(He0 2  
template <> I5k$H$  
class holder < 1 > ^cOUQ33  
  { sJB;3"~  
public : B]nEkO'a:  
template < typename T > Y071Y:  
  struct result_1  ~^NtO  
  { u 1J0$  
  typedef T & result; Ec!"O3%!M^  
} ; 8bTn^!1  
template < typename T1, typename T2 > RuL i,'u  
  struct result_2 ity & v 9  
  { >{q]&}^U  
  typedef T1 & result; C)um9}  
} ; faE t6  
template < typename T > Go5J%&E9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TH%Qhv\]  
  { ;v}GJ<3  
  return (T & )r; j$M h + 5  
} K0u|U`   
template < typename T1, typename T2 > t URu0`](  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5bRJS70M  
  { m~iXl,r  
  return (T1 & )r1; ]J1dtN=  
} VQc_|z_ s  
} ; b.2aHu( 3  
"3X2VFwoJ  
template <> VACQ+  
class holder < 2 > &|s0P   
  { x>**;#7)  
public : SL Ws*aq  
template < typename T > =:xW>@bh|  
  struct result_1 +%+tr*04O  
  { KoOz#,()  
  typedef T & result; )X1{  
} ; $njUXSQ;  
template < typename T1, typename T2 > S3q&rqarC%  
  struct result_2 4`4kfiS$  
  { "M<8UE\n  
  typedef T2 & result; d`QN^)F0#  
} ; iFd+2S%  
template < typename T > H9'$C/w  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &W| [r(  
  { I,E?h?6Y  
  return (T & )r; &fDIQISC  
} 1h^:[[!c  
template < typename T1, typename T2 > m]'#t)B_m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y*4=c _Z  
  { :vmH]{R  
  return (T2 & )r2; p2hB8zL  
} =mO vs  
} ; GA$V0YQX  
`LrHKb aP  
bBiE  
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> >。 JgxtlYjl  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: \Z?9{J  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: prWk2_D;*  
K?6jXJseb  
return l(i, j) = r(i, j); {kA0z2Fe  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Yk'XGr)  
y`L>wq,KU  
  return ( int & )i; 8EZ$g<}  
  return ( int & )j; qLO4#CKCL6  
最后执行i = j; +jAGGv^)  
可见,参数被正确的选择了。 fW{(lPx  
{0L1X6eg  
 `xKp%9  
T.])diuvj-  
6Pz4\uE=  
八. 中期总结 `fA@hK   
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ^7 w+l @  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 `{f}3bO7C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3(="YbZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor qz"}g/;?  
xipU8'ac/  
Jz\%%C  
qSM|hHDo)  
cutuDZ  
Q$a{\*[:+  
九. 简化 `68@+|#  
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。 .u)X3..J  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 iJ ($YvF4  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: Y[ j6u\y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 6O7'!@@  
  +-*/&|^等 wx]0p  
2. 返回引用。 oTEL?hw5  
  =,各种复合赋值等 uFX#`^r`  
3. 返回固定类型。 XD!W: uvb  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _:ReN_0  
4. 原样返回。 -Fi`Z$  
  operator, Wvq27YK'  
5. 返回解引用的类型。 ^-TE([bW  
  operator*(单目) Giid~e33  
6. 返回地址。 S){)Z  
  operator&(单目) rF3wx.  
7. 下表访问返回类型。 !eGC6o}f  
  operator[] E:,/!9n  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sv2A-Dld  
  operator<<和operator>> AgWa{.`f:  
_F4Ii-6  
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。 Wjo[ENHM  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: vt/x ,Y  
cb@?}(aFl  
template < typename Left > C1V|0h u  
struct value_return 6`&a&%,O  
  { ML}J\7R  
template < typename T > ;"xfOzQ  
  struct result_1 \Q {m9fE  
  { _jvxc'6  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [xK3F+  
} ; B+$%*%b  
'S20\hwt-  
template < typename T1, typename T2 > <kfnpB=  
  struct result_2 ({ +!`}GY  
  { /?wtF4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nyX2|m&  
} ; FXpJqlhNv  
} ; +xRK5+}9  
L\37xJo  
-m\u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Wt*cIZ  
u^^vB\"^  
下面我们来剥离functor中的operator() JOj;^ h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5A,K6f@:g  
! :Y:pu0  
return l(t) op r(t) *Hg>[@dP0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7dN*lks  
return op l(t) S:u:z=:r  
return op l(t1, t2) Z@yW bjE7Z  
return l(t) op 3>3Kwc~E  
return l(t1, t2) op cA&9e<  
return l(t)[r(t)] L s G\OG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] kAKK bmE  
dSLU>E3g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: B=U 3  
单目: return f(l(t), r(t)); y3vdUauOn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !:)s"|=  
双目: return f(l(t)); 3 D6RLu  
return f(l(t1, t2)); Zj_b>O-V  
下面就是f的实现,以operator/为例 # '=a=8-$  
jY  &k  
struct meta_divide uY0lR:|  
  { T!uM+6|Y  
template < typename T1, typename T2 > ]yV!  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) )"qa kT  
  { c& < Fr[AK  
  return t1 / t2; )tG\vk=@  
} NxfOF  
} ; *=) cQeJ  
E!;SL|lj.  
这个工作可以让宏来做: XYQ/^SI!:  
wDw[RW3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ bjyZk_\  
template < typename T1, typename T2 > \ GL&y@6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; b}\N;D.{  
以后可以直接用 evenq$ H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %]\kgRr  
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 #+JG(^%B  
(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。。。) !H#bJTXB  
|U~<3.:m:  
lVd^ ^T*fh  
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 z Eq GD2"  
57aXQ8u{  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K)6rY(x >  
class unary_op : public Rettype ~W*FCG#E  
  { =pr` '  
    Left l; "7U4'Y:E  
public : 1f%1*L0>@  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [<7@{;r  
z__EYh  
template < typename T > )S3\,S-.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "Hya6k>j  
      { {]*c29b>  
      return FuncType::execute(l(t)); hZdoc<  
    } `CBZhI%%  
"/yC@VC>  
    template < typename T1, typename T2 > !1rlN8w(qr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p5Z"|\  
      { <5d ~P/,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); FO+Zue.RS  
    } `-.%^eIp  
} ; PvzcEV  
9Q.rMs>qj  
S O4u9V  
同样还可以申明一个binary_op dW)B1iUo!  
2$9odD<r  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?fiIwF)  
class binary_op : public Rettype :D euX  
  { bW$,?8(  
    Left l; )}g(b=  
Right r; *RDn0d[  
public : :Hn6b$Vy8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} :uP,f<=)K  
kh!FR u h  
template < typename T > vhe>)h*B  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .RE:;<|w  
      { XywE1}3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6RG)` bu  
    } iyA'#bE-  
VQ"hUX8  
    template < typename T1, typename T2 > \jh'9\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >/g#lS 5  
      { +"x,x  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Z.c'Hs+;  
    } LVX[uWEM  
} ; d<% z 1Dj2  
=w;F<M|Y  
NYyh|X:m  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 gRrL[z  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 J\/cCW-rF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w&X<5'GM  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 lun#^J  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 1uG"f<TsR  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 "&%I)e^  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 L E&RY[  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) W_||6LbZy  
下面是修改过的unary_op a!ud{Dx  
46$._h P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > Diy8gt  
class unary_op 2!0c4a^z  
  { ;ZH3{  
Left l; yaD~1"GA'O  
  :a^t3s  
public : <_h~w}  
_+p4Wvu~0  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M V<^!W  
f) znTJL  
template < typename T > N|1M1EBOu>  
  struct result_1 QU4h8}$  
  { 48c1gUw oP  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; .|hf\1_J  
} ; PbW(%7o(t  
=V-A@_^!c  
template < typename T1, typename T2 > a,xycX:U  
  struct result_2 ]*v dSr-J  
  { j`oy`78O  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; tU4s'J  
} ; T3~k>"W  
11TL~ xFh  
template < typename T1, typename T2 > 8u"!dq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e7@ojOQ%  
  { 'w!Cn>  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 8?J&`e/  
} ZU85P0  
V}bjK8$$  
template < typename T > R?68*} `7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const j!_;1++q  
  { H#NCi~M>3  
  return OpClass::execute(lt(t)); A$<.a'&T!  
} @AG n{q  
X59: C3c  
} ; 5XO;N s  
Q7*SE%H  
JF # # [O  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug qo p^;~  
好啦,现在才真正完美了。 B$- R-S6  
现在在picker里面就可以这么添加了: GO8GJ;B-U  
H#@^R(  
template < typename Right > 0C1pt5K  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const o4j[p3$  
  { Ewu O&q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >XK PTC5H  
} bW$J~ynM  
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。 6,)[+Bl  
}M1`di4e  
'3_]Gu-D  
J]v%q,"  
]j'p :v  
十. bind %JXE5l+pJ  
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。 7{e% u#  
先来分析一下一段例子 !>v2i"  
{wO3<9  
 9XP o3;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~R_ztD+C(  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 lV`Q{bd+  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $eD.W  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 qm./|#m>  
我们来写个简单的。 EKA#|^Q:NX  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: -}=i 04^  
对于函数对象类的版本: Rec6c&5_  
}v Z+A  
template < typename Func > iJ~Zkd  
struct functor_trait V"*O=h  
  { G"\`r* O  
typedef typename Func::result_type result_type; .uuO>:  
} ; /s?r`'j[  
对于无参数函数的版本: %`OJ.:k  
3|WWo1  
template < typename Ret > !u_Y7i3^  
struct functor_trait < Ret ( * )() > }lh I\q  
  { &S( .GdEf  
typedef Ret result_type; VSrr`B  
} ; >SML"+>  
对于单参数函数的版本: TcIcS]w%  
=4[v 3Qx  
template < typename Ret, typename V1 > 0ZBJ ~W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > M:-.o  
  { |zR8rqBX;  
typedef Ret result_type; s>0't  
} ; T,]7ICF#  
对于双参数函数的版本: "B =  
}!;s.[y  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Qy.w=80kf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "5-^l.CKH  
  { V^JV4 `o  
typedef Ret result_type; N F2/B#q  
} ; S'A>2>  
等等。。。 ~KW,kyXBnD  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qj,]N@7  
7[I}*3Q'  
template < typename Func > 4kG,*3 &2  
struct func_return }2(,K[?  
  { JQV%fTHS  
template < typename T > LA@w:Fg  
  struct result_1 "]z-: \ V  
  { R#2t)y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MOsl_^c  
} ; [21 =5S  
3|1i lP  
template < typename T1, typename T2 > w9NHk~LHKF  
  struct result_2 ?0)&U  
  { F">Qpgt  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oX0D  
} ; >}!mQpAO  
} ; <1FC%f/  
ZkAU17f  
&GlwC%$S  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U4gF(Q  
'@p['#\uI  
template < typename Func, typename aPicker > (@t(?Js  
class binder_1 o>/YAX:.!T  
  { /wP@2ADB  
Func fn; Fe]B&n  
aPicker pk; x*?x=^I{  
public : ,17hGKM  
>+]_5qc  
template < typename T > 0Uz\H0T1  
  struct result_1 UG2nX3?  
  { p /#$io  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Rniq(FA x  
} ; NbC@z9Q  
/h*>P:i].  
template < typename T1, typename T2 > P^w#S  
  struct result_2 v1%uxthW  
  { g{8,Wx,,  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1jN-4&  
} ; Hz.(qW">5*  
5$wpL(:R(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} :|Ad:fEs  
e '2F#  
template < typename T > 3E>frR\!I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const oXxCXO,q  
  { H2um|6>  
  return fn(pk(t)); 7RUofcax  
} ZJwrLV  
template < typename T1, typename T2 > m9"n4a|:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T9]HGB{  
  { } p&&_?  
  return fn(pk(t1, t2)); 4W3\P9p=  
} .a._NW  
} ; ~v]!+`_J  
cfcim.jB  
% !du,2  
一目了然不是么? 6ek;8dL  
最后实现bind e'0{?B  
Md0 s K  
EmODBTu+  
template < typename Func, typename aPicker > &4b&X0pU  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) /%&2HDA)  
  { %n hm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c0hwc1kv-  
} n@U n  
f}1&HI8r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :{IO=^D=$  
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。 ,Fi>p0bz  
HYD"#m'TkB  
十一. phoenix >B2:kY F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: W Dg+J  
$OP7l>KZY  
for_each(v.begin(), v.end(), Z\HX~*,6  
( `FsH}UPu b  
do_ z)9wXo#~  
[ Xtp"QY p  
  cout << _1 <<   " , " 1RK=,Wx  
] ?r?jl;A&  
.while_( -- _1), UN zlN  
cout << var( " \n " ) -5T=:2M  
) <L`"!~Q  
); 7.Z@Wr?  
B<~ NS)w  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: (;q\}u  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor *cC_j*1@  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 rMUT_^  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4dhvFGlW  
|7X:TfJ  
Nkp)Ax&  
template < typename Cond, typename Actor > 6S+U&Ce\  
class do_while ]p;FZ4-T  
  { tkXEHsRT  
Cond cd; =k/IaFg 6w  
Actor act;  b^p"|L  
public : fH)YFn/  
template < typename T > D<Z p!J1o  
  struct result_1 (iR ide  
  { I =1+h  
  typedef int result_type; /w]!wM  
} ; R1& [S/  
55;g1o}}f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} O9g{+e`  
:%sXO  
template < typename T > FIbp"~  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const TpHfS]W-P  
  { @DZB9DDR  
  do CT1ja.\;  
    { 2AtLyN'.  
  act(t); 6%fKuMpK(  
  } (4\d]*u5-c  
  while (cd(t)); QK+(g,)_86  
  return   0 ; "m^' &L  
} ^`G`phd$  
} ; TEMw8@b  
G 2mX;  
glDh([  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). h;-yU.(w  
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。 q+[Sb G&  
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。 H)>@/"j;  
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。 #( 1j#\  
下面就是产生这个functor的类: b*FC\ :\  
Le*.*\  
D`xHD#j h  
template < typename Actor > cKn`/\.H  
class do_while_actor 'w14sr%  
  { 1*dRK6  
Actor act; r" K':O6y  
public : lRv eHB&V  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H_0/f8GwnG  
*FmTy|  
template < typename Cond > }sx_Yj  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; hAm`NJMSO  
} ; I8QjKI (  
l983vKr  
%/>Y/!;  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Zr-U&9.`  
最后,是那个do_ JR@.R ,rII  
j~FD{%4N  
STglw-TC\  
class do_while_invoker 3LfC{ER  
  { in(U:04  
public : zLF?P3^  
template < typename Actor > NHl|x4Zpw  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =b[_@zq]  
  { o}<4*qlI  
  return do_while_actor < Actor > (act); !xwG% {_  
} 1]}#)-  
} do_; Y2O"]phi@  
;/0 Q1-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? !o>H1#2l  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 /[9t`  
最后来说说怎么处理break和continue rvyr xw%[  
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。 NNF>Xa`9,  
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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