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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda )/_T`cN  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lhRo+X#G  
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, =p29 }^@@t  
l S m7i  
8M9}os  
$yY\[C  
  class filler i$b Het  
  { +rcDA|  
public : U~1jmxE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5^+QTQ  
} ; (iO8[  
s_`=ugue  
k5ZkD+0Jo  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: sn6:\X<[  
A(dWA e,  
~D$?.,=l  
,OilGTQ#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ~!A*@a C  
E` aAPk_ y  
M);@XcS  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 U6M3,"?  
k~+(X|!5w  
}'.k  
<~}# Q,9  
二. 战前分析 nm.~~h+8M  
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。 h..D1(M  
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 Am&PH(}L  
?.%'[n>P  
n 0*a.  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f+o%N  
  /* --------------------------------------------- */ Pk 6l*+"r<  
vector < int *> vp( 10 ); Fs|aH-9\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); lmjoSINy  
/* --------------------------------------------- */ ~Vf+@_G8`  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 1O{x9a5Z?O  
/* --------------------------------------------- */ 7g a|4j3%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); *4<Kz{NF  
  /* --------------------------------------------- */ _Boe"   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Sy?O(BMo  
/* --------------------------------------------- */ Yo$NE  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); qh<h|C]V  
RHOEyXhOA  
RCvf@[y4  
/y~ "n4CK~  
看了之后,我们可以思考一些问题: )QO"1#zg@c  
1._1, _2是什么? a&*fk?o  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 43p0k&;-7  
2._1 = 1是在做什么? f3u^:6U~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 M*x1{g C/  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Ous_269cM  
PIxd'B*MF  
A,4|UA?-  
三. 动工 d l<7jM?  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6I yD7PQ  
sMhUVc4  
b9(_bsc  
DL:wiQ  
template < typename T > B-`,h pp  
class assignment +dIO+(&g  
  { 0s#`H  
T value; P$=BmBq18`  
public : y:>'1"2`  
assignment( const T & v) : value(v) {} @! gJOy  
template < typename T2 > >,V~-Tp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } K4V\Jj1l  
} ; f 4Yn=D=_  
^3B&E^R  
1dgy-$H~  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ~VqDh*0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment wx,yx3c (  
t"]+}]O  
t|ih{0  
#A RQB2V  
  class holder |*w}bT(PfR  
  { j~)GZV  
public : uR:@7n  
template < typename T > MI,b`pQ  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Q{~WWv  
  { uIO<6p)  
  return assignment < T > (t); }{(dG7G+  
} 1oSrhUTy  
} ; GQP2-cSZ  
:s}6a23  
YgN:$+g5  
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: w>]?gN?8Fe  
e/p2| 4;  
  static holder _1; N5SePA\ ,?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *C*'J7  
jM'kY|<g;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); uV@#;c4  
而不用手动写一个函数对象。 R zOs,  
(pl|RmmDz  
^"?fZSC  
=y$|2(6  
四. 问题分析 :'pLuN  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 #9a\Ab  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 7t@r}rC,K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v|&Nh?r  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 a->;K+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @Weim7r  
4w\@D>@}H  
五. 问题1:一致性 TBGN',,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ey~5DY7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Lcx)wof  
(rHS2SA\5  
struct holder Bv)^GU&   
  { X(`wj~45VX  
  // );]9M~$  
  template < typename T > Cmsg'KqqT  
T &   operator ()( const T & r) const J ^y1=PM  
  { IYo{eX~=  
  return (T & )r; ~q.a<B`,t  
} 9uNkd2 #  
} ; L>&o_bzp  
Qrnc;H9)  
这样的话assignment也必须相应改动: m=hlim;P,  
v|WTm#  
template < typename Left, typename Right > [T(XwA)  
class assignment xE2sb*  
  { w6RB|^  
Left l; WB7pdSZ  
Right r; xn fMx$fD  
public : gB;5&;T:  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} #%;QcDXRe  
template < typename T2 > 5 +Ei! E89  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } eYN =?  
} ; /*zngp @  
wc%Wy|d  
同时,holder的operator=也需要改动: h2b,(  
3u)NkS=  
template < typename T > rY~!hZ  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '\ MYC8"  
  { sUCI+)cM3  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); _\d[`7#  
} )tq&l>0h  
Em%0C@C  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ZCT\4Llv#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G`_LD+  
nD8 Qeem@  
return l(rhs) = r; iB]xYfQ&@V  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 9ff6Apill  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e|t@"MxvC  
pn:) Rq0  
template < typename Tp > X{ZcJ8K  
class constant_t Z8X=Md8=  
  { #GJ{@C3H8Q  
  const Tp t; z^ai *   
public : eWgqds&#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} GQ@`qYLZ+  
template < typename T > j.?c~Fh  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const hnk,U:7}  
  { LXZ0up-B-  
  return t; _6tir'z  
} o4%H/|Oq.  
} ; )}/ ycTs  
]tjQy1M  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u["3| `C5  
下面就可以修改holder的operator=了 O ;34~k   
@%oHt*u  
template < typename T > X6hp}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 8l?mNapy  
  { _+OnH!G0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8(6(,WwP}  
} <WHu</  
A>?_\<Gp  
同时也要修改assignment的operator() j5rB+  
Yq$KYB j  
template < typename T2 > <r@w`G  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } nmH1Wg*aW  
现在代码看起来就很一致了。 sRMz[n 5k  
_5t~g_(1OK  
六. 问题2:链式操作 +;T `uOF}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 &}:]uC  
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。 !R 2;]d*  
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。 KWq&<X5  
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。 @PaOQ@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct T4M"s;::1  
oc^j<!Rh  
template < typename T > 'P:u/Sq?m  
struct result_1 pZ@)9c  
  { |g$n-t  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; a_GnN\kX^Z  
} ; i40'U?eG~6  
+nz6+{li\  
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:  1?oX"  
`X:o]t@  
template < typename T > } xy>uT  
struct   ref FQ3{~05T  
  { |[ )e5Xhd  
typedef T & reference; mSg{0_:  
} ; }Ai_peO0a  
template < typename T > uZg[PS=@!X  
struct   ref < T &> ~l^Q~W-+  
  { I*SrK Zb  
typedef T & reference; :rBPgrt  
} ; $ #*";b)QY  
C8xxR~mq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: \~r`2p-K  
Cwh*AKq(  
template < typename T > o4zX 41W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 1Zh4)6x  
  { ^%qe&Pe2  
  return l(t) = r(t); TEzMFu+V  
} 9sgyg3fv>5  
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。 pGsk[.  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 SyB2A\A  
Fad.!%[  
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 mRNA,*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: js$L<^7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _,ki/7{  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 xsO "H8  
最后的布局是: FJ/c(K  
                Add wDvG5  
              /   \ pz hPEp;  
            Divide   5 >, 9R :X(  
            /   \ tQ@%3`  
          _1     3 _oILZ,  
似乎一切都解决了?不。 <TDp8t9bU  
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。 -5 Q gJ  
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。 B&M-em=  
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: Jn#05Z  
Z)7|m  
template < typename Right > C3]"y7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const YAc~,N   
Right & rt) const dPm_jX  
  { DH>>u  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); t|5T,YFG  
} WXj iKW(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 rP7[{'%r  
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。 }#<mK3MBe  
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。 nj (\+l5  
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。 C5F=J8pY  
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。 9K6G%  
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? @~+W  
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: ,bGYixIfYZ  
8k0f&Cak=  
template < class Action > |c)hyw?[Y  
class picker : public Action :,@\q0j"=  
  { okkMx"  
public : HPus/#j'+  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #3_t}<fX  
  // all the operator overloaded !P"@oJ/Yy_  
} ; r-s9]0"7~  
[gybdI5wur  
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。 ,pHQv(K/  
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`CsY^1  
;S5J"1)O~  
template < typename Right > +@"Ls P  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gpb<,v_3  
  { g.wDg  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); hRFm]q  
} b;5&V_  
6]^~yby P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > QB"Tlw(  
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。 0|=,!sY  
`:Bm@eN  
template < typename T >   struct picker_maker {2v,J]v_[  
  { SmUj8?6"  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +I>V9%%vW_  
} ; }HKt{k&$  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > v(`9+*  
  { }I3m8A  
typedef picker < T > result; ; "K"S[  
} ; 1KMSBLx  
?heg_ ~P  
下面总的结构就有了: &*YFK/]  
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。 )7jJ3G*  
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。 xCYK"v6\  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 =A]*r9  
至此链式操作完美实现。 Gv+$7{  
`bJ?8~ 8 *  
|6O7_U#q  
七. 问题3 ~#];&WE  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]5',`~jkF  
_g2"D[I%  
template < typename T1, typename T2 > *mjPNp'3{m  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (Zz8 ldO  
  { dQQ!QbI(.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); RA$%3L[A!  
} c2RQwtN|  
5XzN%<_h9  
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: d2U+%%Tdw  
nXT/zfS  
template < typename T1, typename T2 > Fxx -2(U  
struct result_2 PY76;D*`  
  { 0Lx,qZ'  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E'cI}q  
} ; o6/"IIso3  
<5]ufv  
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? M3 &GO5<  
这个差事就留给了holder自己。 L6 IIk  
    9q]n &5  
k4-S:kVo  
template < int Order > % 4Gt^:J"  
class holder; d^+0=_[PmK  
template <> $z[@DB[  
class holder < 1 > ^5n#hSqZ=M  
  { %:!ILN  
public : 2)MX<prH  
template < typename T > ?D_^8\R  
  struct result_1 X-y3CO:&@h  
  { c\le8C3  
  typedef T & result; 2Bz\Tsp  
} ; @:Emmzucv|  
template < typename T1, typename T2 > <  UD90}  
  struct result_2 re)7h$f}  
  { {WvYb,  
  typedef T1 & result; {` ByZB  
} ; hlBMRx49  
template < typename T > .(%]RSBY  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -x VZm8y  
  { tNG[|Bi#  
  return (T & )r; BIXbdo5F  
} nt_FqUJ  
template < typename T1, typename T2 > Tvl"KVGm  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7DPxz'7):  
  { ^O QeOTF  
  return (T1 & )r1; pCC3r t(  
} adWH';Q:  
} ; A=+1PgL66  
iyv5\  
template <> Jbn^G7vH<6  
class holder < 2 > &Lbh?C  
  { 8/<+p? 3p>  
public : `Jj q5:\&  
template < typename T > J -z <&9  
  struct result_1 6>gm!6`  
  { 3Dx@rW\  
  typedef T & result; ( TJGJY  
} ; 9Cs/B*3)b  
template < typename T1, typename T2 > g=$nNQ \6=  
  struct result_2 1T}jK^"  
  { NpH9}, 1i  
  typedef T2 & result; 2 b80b50  
} ; %)w7t[A2D  
template < typename T > :7?n)=Tx  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H5(: 1  
  { ](^FGz  
  return (T & )r; &S39SV  
} 5fy{!  
template < typename T1, typename T2 > a$3] `  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const quS]26wQz  
  { iXLH[uhO;  
  return (T2 & )r2; c-**~tb(  
} >c$3@$  
} ; `LNKbTc[m  
b$sT`+4q  
N, ,[V  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 30YH}b#B  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: >avkiT2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X]_9g[V  
Gi\Z"MiBZ  
return l(i, j) = r(i, j); `S A1V),~  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) P2F8[o!<  
>FS}{O2c  
  return ( int & )i; Rh%A^j@  
  return ( int & )j; BP@V:z  
最后执行i = j; b!qlucA eE  
可见,参数被正确的选择了。 !p Q*m`Xo  
<tW/9}@p9  
C@g/{?\  
1'H!S%fS  
QT=i>X  
八. 中期总结 qIxe)+.  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: .O SQ8W }  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o$#q/L  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5cb8=W -  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor b3ys"Vyn  
nG$+9}\UlP  
,/"0tP&_;  
<Ira~N  
Z&n#*rQ7[  
to?={@$]  
九. 简化 3 bT?4  
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。 r::0\{{r"p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [ OS& eK 8  
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: LfJMSscfv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 S0ReT*I  
  +-*/&|^等 eH~T PH  
2. 返回引用。 rP#&WSLVj  
  =,各种复合赋值等 </b_Rar  
3. 返回固定类型。 %pLqX61t=  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z'*{V\  
4. 原样返回。 (+}44Ldt  
  operator, PbfgWGr  
5. 返回解引用的类型。 o*3\xg  
  operator*(单目) -"I9`  
6. 返回地址。 3_>=Cv}  
  operator&(单目) X<H{  
7. 下表访问返回类型。 ?@<Tzk]a.  
  operator[] *J{E1])<a  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >vXS6`;  
  operator<<和operator>> [ ~kS)  
6Ilj7m*  
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。 4wWfaL5"  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: L\R(//V  
4>/i,_&K K  
template < typename Left > xZ(d*/6E  
struct value_return 53?Ati\Y)  
  { iba8G]2  
template < typename T > z /nW; ow  
  struct result_1 gGx<k3W^  
  { ND/oKM+?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; cYBjsN(!A|  
} ; 6!8uZ>u%Vg  
)@<HG$#  
template < typename T1, typename T2 > ?X Rl\V  
  struct result_2 !}sF#  
  { R+2~%|{d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ],{M``]q  
} ; ZZYtaVF:  
} ; w_DaldK*  
s<oT,SPt  
PS0/O k  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait cH5RpeP  
221}xhn5  
下面我们来剥离functor中的operator() Htfq?\ FD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: "1`w>(=  
%-B wK  
return l(t) op r(t) yZ]?-7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [[xnp;-;  
return op l(t) g?K? Fn.}  
return op l(t1, t2) Gyrc~m[$  
return l(t) op *$3p3-  
return l(t1, t2) op $M~`)UeV_  
return l(t)[r(t)] F"QJ)F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] .EvP%A m  
B1]FB|0's  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =1xVw5^F  
单目: return f(l(t), r(t)); Cq3Au%7  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f0YBy<a  
双目: return f(l(t)); 7K+eI!m.s  
return f(l(t1, t2)); Kjpsz];  
下面就是f的实现,以operator/为例 c` N_MP  
F~~9/#  
struct meta_divide T!Lv%i*|Y  
  { %Aa_Bumf*:  
template < typename T1, typename T2 > )6eFYt%c  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K92M9=>  
  { @, AB 2D  
  return t1 / t2; rv<qze;?|  
} Kzy9i/bL  
} ; tK `A_hC  
R]RLy#j  
这个工作可以让宏来做: SR`A]EC(V  
=LEzcq>XO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ;F"Tu  
template < typename T1, typename T2 > \ Ga V OMT  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .y0u"@iF  
以后可以直接用 Yv2L0bUo:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >h~>7i(A  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 {hm-0Q  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) *~w?@,}  
JvaHH!>d/  
]mjKF\  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 .'4@Yp{=  
A7eYKo q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Q5u3~Q'e  
class unary_op : public Rettype >5zD0!bA  
  { ABL5T-*]  
    Left l; 7M_GGjP  
public : \jS^+Xf?^  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} f# hmMa  
s?fEorG  
template < typename T > +ZV?yR2yn  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wo$ F_!3u  
      { ;&kZ7%  
      return FuncType::execute(l(t)); 8%xiHPVg  
    } ~ H"-km"@  
ey\(*Tu9  
    template < typename T1, typename T2 > ?,C'\8'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =#wE*6T9  
      { T+FlN-iy)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dEor+5}  
    } zm4e+v-  
} ; 5bsv05=e  
i98PlAq)B  
Ct:c%D(L  
同样还可以申明一个binary_op Tz7R:S.  
1{ ehnH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > q!q=axfMD  
class binary_op : public Rettype w(ic$  
  { w;J#+ik  
    Left l; yA`,ns&n  
Right r; n@S|^cH  
public : ^ ,[gO#hgz  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} };*&;GFe  
$. sTb  
template < typename T > 52F3r:Rk  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B74]hgK  
      { Hl8\*#;C&>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); kq(]7jU$[  
    } h*sL' fJ]  
n:Dr< q .  
    template < typename T1, typename T2 > g%D.sc)69  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0 4oMgH>Vd  
      { 5p/.( |b,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5z" X>!?^  
    } ^Nysx ~6  
} ; "tj]mij2)G  
[.;8GMW  
ENf(E9O  
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 [kPl7[OL  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 h9~oS/%:  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ;:bnLSPo  
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。 $us7fuKE  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! lH"VLO2l  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 1W9uWkk_d  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 9FF  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ^a#W|-:  
下面是修改过的unary_op 4hn' b[  
RVpo,;:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C4|79UG>s  
class unary_op j"&Oa&SH  
  { ,ZnL38GW  
Left l; lnV!Xuf  
  cQ0+kX<  
public : cWI7];/d;  
5)gC<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} a JQ_V  
jLEO-<)-)  
template < typename T > YCyh+%Q(  
  struct result_1 nNRc@9Lt  
  { 2V$YZSw6q  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; WTZuf9:  
} ; |s!n7%|,7  
}IKU^0M9<T  
template < typename T1, typename T2 > =':B  
  struct result_2 F_V/&OV  
  { }w)wW1&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6O'Y@9#  
} ; }jg,[jw_"X  
>E>'9@Uh  
template < typename T1, typename T2 > qi8~bQ{rH  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  f^[m~  
  { iF"kR]ZL  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 0EC/l OS  
} V j[,o Vt$  
i\{fM}~W$  
template < typename T > SqoO"(1x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const eW[](lGWM  
  { )U{IQE;T#  
  return OpClass::execute(lt(t)); \Zn~y--Z  
} Ystd[  
hTQ]xN)  
} ; e ,A9N%M  
@%6"xnb `  
?C_Y2JY  
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 ]yas]5H   
好啦,现在才真正完美了。 DWU(ld:_  
现在在picker里面就可以这么添加了: :n oZ p:a  
\Pd>$Q  
template < typename Right > H7Pw>Ta ;  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _No<fz8  
  { 0Rh*SoYrC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); z@xkE ,j>  
} u"kB`||(  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 s18A  
<{.pYrn  
H`T}k+e2-N  
JiiYl&#  
qn` \g  
十. bind TZ PUVOtL_  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 WhDNt+uk)  
先来分析一下一段例子 uHyc7^X>  
6H|&HV(!R  
OC`Mzf%.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {z8wFL\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ]?hlpL  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !]P=v`B.  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 -4S4I  
我们来写个简单的。 z HvW@A'F  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: .H5^N\V|  
对于函数对象类的版本: 0Y*Ag ,S  
v0+$d\mP4<  
template < typename Func > [<#`@Kr  
struct functor_trait <rNz&;m}  
  {  OF`:);  
typedef typename Func::result_type result_type; aOW$H:b  
} ; 5K$d4KT  
对于无参数函数的版本: sHHu<[psM  
vNAQ/Q  
template < typename Ret > MNKY J  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Qr[".>+  
  { ]DI%7kw'  
typedef Ret result_type; ;vgaFc]  
} ; \B8[UZA.&  
对于单参数函数的版本: 2!}rH w  
tnw6[U!rh=  
template < typename Ret, typename V1 > CSMx]jbb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > [3(lk_t  
  { f`p"uLNo<  
typedef Ret result_type; HO39>:c  
} ; $eh>.c'&]  
对于双参数函数的版本: @Y+9")?  
*g 2N&U  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > '_o(I  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > < #7j~<  
  { 1zY" Uxp  
typedef Ret result_type; q]m$%>  
} ; Iyt.`z  
等等。。。 !Bb^M3iA  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy lf2(h4[1R  
h=ko_/<  
template < typename Func > ^1[u'DW4  
struct func_return bcFZ ~B  
  { THnZbh4#)  
template < typename T > P64< O 5l/  
  struct result_1 (Bu-o((N@0  
  { i8` 0-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; stlkt>9  
} ; DX8pd5 U  
5=P*<Dnj  
template < typename T1, typename T2 > h,P#)^"  
  struct result_2 {8J+ Y}  
  { ,+E"s3NW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -2*Pm1\Z  
} ; qbQH1<yS<  
} ; ~*ll,<L:  
]llvG \  
jftf]n&Z(q  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 u/X1v-2  
0 I[3%Q{  
template < typename Func, typename aPicker > lNqF@eCT9  
class binder_1 + Scw;gO  
  { R(DlJ  
Func fn; Z=>#|pW,)  
aPicker pk; [xg& `x9,.  
public : IHNl`\Le  
el^WBC3  
template < typename T > dL>8|  
  struct result_1 =^gZJ@  
  { 2k"!o~s^  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; VAZ6;3@cd  
} ; k>72W/L^  
hdx"/.s  
template < typename T1, typename T2 > M`.v/UQn  
  struct result_2 {~eVZVv  
  { %n>*jFC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L2^M#G@t  
} ; i 9wk)  
mEDi'!YE"  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} l*<RKY8  
I?%iJ%  
template < typename T > OqA#4h4^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ##qs{s^ ]  
  { :<>=,`vQD  
  return fn(pk(t)); <LA!L  
} 2$gOe^ &  
template < typename T1, typename T2 > eEMU,zCl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [f\TnXq24  
  { =9#cf-?  
  return fn(pk(t1, t2)); R(N5K4J  
} X2hyxTOp  
} ; uvj`r5ei  
B]5G"4,  
4Rev7Mc  
一目了然不是么? h;2n2.Q  
最后实现bind A>W8^|l6+-  
p1(<F_Kta  
rP7f~"L  
template < typename Func, typename aPicker > @b"J FB|  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) %oqC5O6  
  { 6$*ZH *  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); v6`TbIq%  
} gN/6%,H}  
2';f8JLY  
2个以上参数的bind可以同理实现。 .@(9v.:_u  
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。 W=@]YI  
<hSrx7o  
十一. phoenix r__Y{&IO  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: =dT sGNz  
b(|1DE0Cv  
for_each(v.begin(), v.end(), mu}T,+9\  
( Kn+m9  
do_ \w\{x0u  
[ a}MSA/K(  
  cout << _1 <<   " , " WaYT7 :  
] +Q6}kbDI  
.while_( -- _1), XhEd9>#  
cout << var( " \n " ) ;;g'C*_  
) j^'op|l  
); /K<.$B8  
UuvI?D  
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: LU4k/  
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 }hd:avze  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 `8rInfV  
那么我们就照着这个思路来实现吧: s j{i  
rYYAZ(\8  
j[<}l&  
template < typename Cond, typename Actor > U$5 lh  
class do_while WGeTL`}dh  
  { bI?YNt,  
Cond cd; 4tv}V:EO  
Actor act; vPA {)l\K  
public : llP 5  
template < typename T > JD}"_,-  
  struct result_1 l.Qv9Ll|b  
  { %d/Pc4gfc  
  typedef int result_type; pk0C x  
} ; V)8d1S  
,Bg)p_B  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} qFD#D_O6  
<_~>YJ  
template < typename T > o|?bvFC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :L!O/Bd8V  
  { sHSD`mYq  
  do  8DsXw@o  
    { 1IRlFC  
  act(t); aOH$}QnS  
  } Eu^? e  
  while (cd(t)); {Bb:S"7NX  
  return   0 ; vhQIkB8  
} Rg!Fu  
} ; 6*n<emP  
]d|:&h  
bEJz>oyW"  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uYv"5U]MFv  
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。 ?-`G0(  
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。 v9qgfdBS5  
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。 @GpM 4>:  
下面就是产生这个functor的类: dE[nPtstb  
&eHhj9  
W%xg;uzp  
template < typename Actor > MWxv\o   
class do_while_actor Mr3;B+S  
  { ,#FK3;U  
Actor act; }bxW@(bs  
public : 8 ;C_@  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} x!08FL)  
F.0CJ7s  
template < typename Cond > 3 0fsVwE2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 23AMrDF=N  
} ; dMnJ)R  
?Q ]{P]  
Gx]J6Z8  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 i]@QxzCSF  
最后,是那个do_ D~i m1h;>  
{{WA=\N8C  
(A\p5@ht  
class do_while_invoker xA-u%Vf7@  
  { Wp[R$/uT  
public : &Q85Bq  
template < typename Actor > eKq`t.*Ft  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _ xAL0 (  
  { `T gwa  
  return do_while_actor < Actor > (act); dBKceL v  
} ;%j1'VI  
} do_; _rz*7-ks=  
]}~[2k.  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? H~IN<3ko  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 I-QaR  
最后来说说怎么处理break和continue _ZnVQ,zY  
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。 x! A.**  
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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