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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RvzZg %)  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 HDe\Oty_  
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, #M-!/E  
SUS=sR/N  
fG0?"x@>  
gZ@+62  
  class filler J8ni}\f  
  { 4cjfn'x  
public : fdl.3~.C  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uwe#& V-  
} ; H:fKv7XL  
I}C2;[aB  
v$ ti=uk$  
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: JT+ c7W7  
f"6W ;b2L.  
dGKo!;7{  
z^bS+0S5x!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); VAPeMO ck  
U]PB)  
">V1II 7  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 >|f"EK}m!  
l\<.*6r  
fO<40!%9cQ  
gOF^?M11x  
二. 战前分析 Tzq@ic#!B  
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。 +nYFLe  
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 d$!Q6ux;  
0 R6:3fV6R  
?sN{U\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); DDE-$)lf>  
  /* --------------------------------------------- */ 4 m:h&^`N  
vector < int *> vp( 10 ); X[BP0:`t  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); kR=sr/{  
/* --------------------------------------------- */ !%>RHh[  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @MSmg3 &  
/* --------------------------------------------- */ lQ 8hY$  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); g'.OzD  
  /* --------------------------------------------- */ zWY988fX0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 0Lo8pe`DH  
/* --------------------------------------------- */  .NOAp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); HTQZIm  
L(y70T  
l=?e0d>O  
(< +A  w7  
看了之后,我们可以思考一些问题: +B*]RL[th  
1._1, _2是什么? kwjO5 OC8  
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。 ;(C<gt,r}  
2._1 = 1是在做什么? @*z"Hi>4  
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。 KC;cu%H  
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。 I&-r^6Yx  
dq 93P%X24  
]?^V xB7L  
三. 动工 adLL7  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: z33UER"  
CG1MT(V7?  
:[0 R F^2}  
5kGniG?T#  
template < typename T > F0$w9p  
class assignment ale'-V)5  
  { Fp\;j\pfw  
T value; #Oka7.yz  
public : VN`.*B|9[  
assignment( const T & v) : value(v) {} 2KLMFI.F  
template < typename T2 > ~I|| "$R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @KQ>DBWQM  
} ; e=i X]%^  
U1 _"D+XB  
VbX P7bZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .a4,Lr#q.  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment o[Ffa# sE  
56;u 7  
"&6vFmr  
^/C\:hw  
  class holder eF+F"|1h  
  { 'f( CN3.!  
public : 64B.7S88  
template < typename T > kL8rqv^  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 9c@M(U@Yh  
  { ng}C$d . I  
  return assignment < T > (t); K_YrdA)6  
} )Zq'r L<  
} ; ciS +.%7  
$nt&'Xnv  
?fxM 1<8  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: g89@>?Mn  
H^d?(Svh  
  static holder _1; :-?ZU4)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ajSB3}PN  
A8-[EBkK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); y3~`qq  
而不用手动写一个函数对象。 f@i#Znkf*?  
Ark]>4x>  
qPDNDkjDD  
&%2^B[{  
四. 问题分析 |Y3w6!$  
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。 XvI~"}  
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。 6 f*:;  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 x Lan1V  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]0UYxv%]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 IxbQ6  
o GuAF q  
五. 问题1:一致性 $;^|]/-  
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?| $Cz2b/O  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s#^0[ Rt  
Ul8HWk[6Iw  
struct holder 1KZigeHXI  
  { ?UsCSJ1V  
  // #Z1%XCt  
  template < typename T > z|pt)Xl  
T &   operator ()( const T & r) const mG~k f]Y  
  { "rB B&l  
  return (T & )r; =Kj{wA O  
} URb8[~dR:  
} ; _=HaE&  
71{Q#%5U~  
这样的话assignment也必须相应改动: ~Dt$}l-9  
%9cT#9!7  
template < typename Left, typename Right > SH)-(+72d  
class assignment m7^f%<l  
  { , 5W7a  
Left l; 8?Rp2n*o  
Right r; v]EMJm6d|  
public : 7Fj8Mp|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C3'xU`=7  
template < typename T2 > oJA_" xp  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }+@!c%TCx~  
} ; ?^U?ua6  
Va )W[I  
同时,holder的operator=也需要改动: 30v xOkS  
@&?(XY 'M%  
template < typename T > }uma<b  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y%;J/4dd  
  { .jJD$FC  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); .57p4{  
} UF-&L:s[  
^BA I/WP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Lg<h54X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 # scZP  
Y"lEMY  
return l(rhs) = r; Ph yIea  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 rt^~ I \V  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BL&AZv/T  
]W;6gmV  
template < typename Tp > `df!-\#  
class constant_t 3CD#OCz7&  
  { ),yar9C  
  const Tp t; e|oMbTZ5m  
public : {D[6=\ F  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} )#i@DHt=  
template < typename T > >ZJ]yhbhK  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cF 5|Pf  
  { xf&[QG+Ef  
  return t; Mp/l*"(  
} w=#'8ZuU  
} ; sJZ2e6?n  
].s;Yxz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 >B6* `3v  
下面就可以修改holder的operator=了 lk>\6o:  
]EKg)E  
template < typename T > Z"VP<-  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const U~D~C~\2;  
  { 0B(s+#s  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); uE.BB#  
} _M%>Qm  
Z3&}C h  
同时也要修改assignment的operator() {wC*61@1  
OKh0m_ )7  
template < typename T2 > pa46,q&M  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ah*{NR)  
现在代码看起来就很一致了。 {dZ]+2Z~+  
u"&?u+1j  
六. 问题2:链式操作 hEHd$tH06  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 pl).U#7`  
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。 H^|TV]^;N  
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。 Ah1 9#0  
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。  %W~w\mT  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct >Lo\?X~  
q;,lv3I  
template < typename T > bkd`7(r  
struct result_1 u@dvFzc  
  { d3:GmB .  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,!_6X9N-h  
} ; # ][i!9$  
'4uu@?!dVk  
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: i2Wvu3,D3-  
c*rH^Nz  
template < typename T > @Fc:9a@  
struct   ref US$$ADq  
  { @dv8 F "v  
typedef T & reference; bB?E(>N;  
} ; g4A{RI  
template < typename T > F ,472H  
struct   ref < T &> >OaD7  
  { &IN%2c  
typedef T & reference; Y'iI_cg  
} ; }@q/.Ct! x  
d1/WUKmbZ  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: by<@\n2B:U  
ir<e^a  
template < typename T > "`ftcJUd  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const {A/^;X{N^  
  { 8;?4rrS  
  return l(t) = r(t); e ymv/  
} ~1+6gG  
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。 zx%WV@O9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 %_W4\  
l L;5*@  
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 Nbr$G=U  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :e7\z  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 C7S\4rDJ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ASHU0v  
最后的布局是: '?Dxe B  
                Add 3tZIL  
              /   \ f(pq`v^-n  
            Divide   5 _e@8E6#ce  
            /   \ =|-= 4.b+|  
          _1     3 l^&#9d  
似乎一切都解决了?不。 ;(?tlFc  
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。 Dsm1@/"i|7  
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。 ] :;x,$k  
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: 6 ]x?2P%  
.yy-jf/  
template < typename Right > ?C[?dg{n  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]P3m=/w  
Right & rt) const 12lX-~[["  
  { l$/pp  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $ztsbV}  
} y;ElSt;S  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 :C>7HEh-2_  
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。 'O(=Pz  
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。 Gt.'_hf Js  
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。 ! $$>D"  
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。 sm-[=d%@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? 83c2y;|8  
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: tfU*U>j  
o=YOn&@%  
template < class Action > hiS|&5#  
class picker : public Action E@ :9|5  
  { U=bx30brh%  
public : 8)0]cX  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 0:v !'  
  // all the operator overloaded -qj[ck(y  
} ; wS}c \!@<,  
o^/ #i`)  
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。 |@AXW   
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_CVDKdcY  
V^,gpTyv*  
template < typename Right > _4N.]jr5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const mU-2s%X<.^  
  { w5 .^meU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); tkctwjD  
} /Q3>w-h  
4Et(3[P71  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > a|FkU%sjzZ  
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。 g.&B8e  
Q!P%duO  
template < typename T >   struct picker_maker ZK]qQrIwy  
  { {J==y;dK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Bg]VaTm[=  
} ; J|BElBY  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^^V3nT2rR3  
  { vb=]00c  
typedef picker < T > result;  tA#$q;S  
} ; fi HE`]0  
%NQ%6 B  
下面总的结构就有了: ? uYO]!VC  
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。 ;NA5G:eQ  
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。 `9r{z;UQ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 )5b_>Uy  
至此链式操作完美实现。 \( s `=(t  
FFqK tj's  
kD#n/R Bgf  
七. 问题3 \< .BN;t{  
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。 y[XD=j  
st) is4  
template < typename T1, typename T2 > @SD XJJ h  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qO"QSSbZqQ  
  { G^ GIHdo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ATkd#k%S  
} nG'Yo8I^5  
B!Wp=9)G  
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: %"f85VfZ  
9Q1%+zjjMq  
template < typename T1, typename T2 > i?/Q7D<P  
struct result_2 ^^v3iCT  
  { E,m|E]WP  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; pX_  
} ; Dd1k?  
:Vxt2@p{  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? fDsT@W,K  
这个差事就留给了holder自己。 Bb=r?;zjO  
    - jZAvb  
=Q 9^|&6  
template < int Order > lW c[Q1  
class holder; nDvfb* \  
template <> sc]#T)xG  
class holder < 1 > rpiuFst  
  { QKP #wR  
public : yc*cT%?g  
template < typename T > 9CS" s_  
  struct result_1 *B3f ry  
  { $}(Z]z}O;  
  typedef T & result; :Hq%y/  
} ; qA '^b~  
template < typename T1, typename T2 > V<9L-7X 8  
  struct result_2 Hpix:To  
  { +1wEoU.l2  
  typedef T1 & result; 1R}9k)JQ  
} ; n=-vOa%  
template < typename T > 1< vJuF^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wxHd^b  
  { X.#*+k3s0  
  return (T & )r; y7pBcyWTE=  
} K ar!  
template < typename T1, typename T2 > p1'q{E+o*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const V30w`\1A  
  { D N!V".m`J  
  return (T1 & )r1; ;[ QIHA!  
} Gs~eRcIB  
} ; dlo`](5m  
i]<@  
template <> GgE g(AT  
class holder < 2 >  z/91v#}.  
  { 6H0kY/quL|  
public : )s>|;K{  
template < typename T > `mcb0  
  struct result_1 Ei:m@}g  
  { nN&dtjoF  
  typedef T & result; WblH}  
} ; QyA^9@iVs  
template < typename T1, typename T2 > #Tc`W_-  
  struct result_2 uB+#<F/c  
  { oPs asa  
  typedef T2 & result; B4un6-<i  
} ; 2`Bb9&ut>  
template < typename T > v5{2hCdt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const nuA 0%K  
  { mO8/eVws[M  
  return (T & )r; ^HE@ [b  
} Z@>kqJ%  
template < typename T1, typename T2 > s+=':Gcb(C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f)r6F JLU  
  { Pj!f^MN  
  return (T2 & )r2; P%!=Rj^2m  
} Cm"S=gV  
} ; N9rAosO*  
bu08`P9  
l<7SB5  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 1FT3d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: :" @-Bcln  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 8L6b:$Y3@C  
.2ZFJ.Z"  
return l(i, j) = r(i, j); cHOC>|  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) *=T(ncR['  
T)ISDK4>S"  
  return ( int & )i; M[Nv>  
  return ( int & )j; 4_$.gO  
最后执行i = j; K7nyQGS  
可见,参数被正确的选择了。 > +00[T  
@:>gRD  
~zWLqnS}  
hp2$[p6O  
h b8L[ 4  
八. 中期总结 y3PrLBTz  
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: {9^p3Q+:P  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 B`jq"[w]-  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1i)3!fH0:  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Jz P0D'  
Cbm^: _LR  
aEVy20wd  
} .<(L  
"I9r>=  
~mMTfC~9  
九. 简化 Bx5kqHp^1  
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。 TgHUH>k  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 'P[#.9E  
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: ~-R2mAUK  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K{B|  
  +-*/&|^等 e,W,NnCICj  
2. 返回引用。 "7j E&I  
  =,各种复合赋值等  Wu8^Z Z{  
3. 返回固定类型。 ]e+&Pxw]e  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 'G>9iw  
4. 原样返回。 \wK4bvUrX  
  operator, VYt<j<ba  
5. 返回解引用的类型。 %}XyzGq{  
  operator*(单目) M* {5> !\  
6. 返回地址。 Z/|=@gpw  
  operator&(单目) :3b02}b7  
7. 下表访问返回类型。 Q( e  
  operator[] 8.+ yZTg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5OX[)Li  
  operator<<和operator>> !+QfQghAT  
k]`-Y 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。 M.:JT31>1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =);@<Jp  
j['B9vG  
template < typename Left > a#& ( i  
struct value_return MX.?tN#F|H  
  { D_)/.m  
template < typename T > 18Ju]U  
  struct result_1 ;y50t$0  
  { Fmz+ Xb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5K)_w:U X  
} ; /H3w7QU  
mZjpPlJ  
template < typename T1, typename T2 > xtLP 4VL  
  struct result_2 x;Slv(|M  
  { <^_crJONom  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TY'61xWi  
} ; IOY7w"|LW  
} ; /SQ/$`1{  
KC9e{  
?)(-_N&T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #N'9 w .  
DH.UJ +  
下面我们来剥离functor中的operator() W8;!rFW  
首先operator里面的代码全是下面的形式: B;W%P.<.  
jIVDi~Ld  
return l(t) op r(t) a ~W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `u PLyS.  
return op l(t) 6]kBG?m0  
return op l(t1, t2) =9,^Tu|  
return l(t) op FouN}X6  
return l(t1, t2) op s f->8  
return l(t)[r(t)] Bx#=$ka  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \<09.q<8  
`Pc<0*`a  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: n${k^e-=  
单目: return f(l(t), r(t)); r\Yh'cRW{  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2));  KLE)+|  
双目: return f(l(t)); \iP@|ay9  
return f(l(t1, t2)); Ym! e}`A\F  
下面就是f的实现,以operator/为例 Eh|,[ D!E  
BenyA:W"  
struct meta_divide +oq<}CNr{  
  { x;\/Xj ;  
template < typename T1, typename T2 > F"O\uo:3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) eF9GhwE=  
  { ,]W|"NUI  
  return t1 / t2; G -+!h4p  
} slUi)@b  
} ; -B&(& R  
gZ7R^] k  
这个工作可以让宏来做: UxzF5V5  
2Q5@2jT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Hbd>sS  
template < typename T1, typename T2 > \ c;fLM`{*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 7v)p\#-  
以后可以直接用 kc't  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  X0$q !  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 v+W'0ymbnV  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) Hq 3V+$  
OE9,D:t v  
}2Euz.0  
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 \=bKuP(it  
lw.[qP  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;l ZKgi8`  
class unary_op : public Rettype Fb =uN   
  { El;"7Qn  
    Left l; {\P%J:s#9  
public : &tvp)B?cWk  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,w H~.LHi  
F P|cA^$<  
template < typename T > 7bihP@I !  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vc&+qI+I3  
      { ?_Z -} f  
      return FuncType::execute(l(t)); RLB"}&SF]  
    } dIlpo0; F  
| |awNSt  
    template < typename T1, typename T2 > `Hlf.>b1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const emK*g<]  
      { .hR <{P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 4n7Kz_!SVf  
    } ._^ne=Lx  
} ; L-C^7[48=  
9Ffam#  
zIjfx K  
同样还可以申明一个binary_op tm^joK[{|J  
ZL\^J8PRK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ,6X;YY  
class binary_op : public Rettype h-?yed*?  
  { RO,TNS~  
    Left l; 7Y(Dg`8G  
Right r; \&;y:4&l8  
public : xd ^Pkf  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} W/>a 1  
['.])  
template < typename T > 1ruI++P  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "g&f:[a/  
      { @:GqOTN  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); A#T"4'#?<  
    } PENB5+1OK  
!V3+(o 1  
    template < typename T1, typename T2 > _G/ R;N71  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jgIG";:Q  
      { m{ !$_z8:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); qpYgTn8l7  
    } vf{$2 rC  
} ; {L%JDJ  
o&Xp%}TI  
=-fM2oiI:  
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 w.(WG+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 phjM(lmCo  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) SYA~I-OYc  
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。 e,_Sj(R8  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0lg'QG>  
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。。。 (4/"uj5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 $Z#~wsw  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) o?>0WSLlm  
下面是修改过的unary_op ]$r]GVeN}H  
yVmp,""a  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aO&{.DO2  
class unary_op A_wf_.l4h  
  { Yz_}*  
Left l; x-CjxU3  
  /-[vC$B"  
public : iIX%%r+  
A'z]?xQR  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ia}qDGqPp!  
h$!YKfhq}  
template < typename T > @i>)x*I#AI  
  struct result_1 BN CM{}e  
  { '`k7l7I[@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |ffHOef  
} ; K9%rr_ja!  
04Zdg:[3-!  
template < typename T1, typename T2 > rCDt9o>  
  struct result_2 ]?@ [Ny=0  
  { DPxx9lN_rx  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;7:} iKU  
} ; ~ O#\$u  
SQ4^sk_!  
template < typename T1, typename T2 > [#uhMn^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )H W   
  { $`3yImv+w  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Z%3CmKdeF  
} 9m$"B*&6G  
V4V`0I  
template < typename T > M11\Di1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const xn2nh@;  
  { vkTu:3Qe  
  return OpClass::execute(lt(t)); 4uOR=+/l  
} |JIlp"[  
ZL<X* l2  
} ; B.5+!z&7  
e3SnC:OWf  
Az:~|P  
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 %lnkD5  
好啦,现在才真正完美了。 yM@sGz6c!  
现在在picker里面就可以这么添加了: q=88*Y  
(x2?{\?  
template < typename Right > q x)\{By  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const / e>%yq<9B  
  { f )T\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); >o1dc*  
} @`L ;_S+  
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。 V*\hGNV  
S}JOS}\^j  
l}L81t7f  
\[3~*eX6  
h6D4CT  
十. bind )mm0PJF~q  
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。 _{k*JT2  
先来分析一下一段例子 >B0AJW/u  
P".}Y[GD  
vK)'3%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Zo&i0%S\E  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 i-v: %  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 $8eiifj  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ,@f"WrQ  
我们来写个简单的。 \HLo%]A@M  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: !lNyoX/  
对于函数对象类的版本: ; oa+Z:;f  
vEg%ivj3  
template < typename Func > .S 54:vs  
struct functor_trait ]?VVwft  
  { ~#)hqU'  
typedef typename Func::result_type result_type; "ZGP,=?y2  
} ; ,EEAxmf  
对于无参数函数的版本: +S4>}2N33  
tI{]&dev  
template < typename Ret > Uyb0iQ-,s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > iZn0B5]ikj  
  { x>EL|Q=?  
typedef Ret result_type; yk4 @@kHW  
} ; c46-8z$  
对于单参数函数的版本: Qa=Y?=Za  
PSq?8.  
template < typename Ret, typename V1 > Vt}QP Nt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @h|qL-:!vG  
  { `r1}:`.m,  
typedef Ret result_type; 3!p`5hJd  
} ; s;TB(M~i[  
对于双参数函数的版本: (%L /|F_  
8C3oi&av/{  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > -yqgs>R(d  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > A3/[9}(U  
  { gDU!dT  
typedef Ret result_type; @lj|  
} ; `qhT  
等等。。。 <h:xZtz  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nvrh7l9nX  
^.LB(GZ,  
template < typename Func > 95'+8*YCY  
struct func_return {`SMxDevc}  
  { V_~lME  
template < typename T > Jd7chIK  
  struct result_1 M99ku'  
  { 6m?<"y8]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; XF(D%ygeC  
} ;  =Iop  
|-V:#1wR.]  
template < typename T1, typename T2 > &233QRYM  
  struct result_2 M6p\QKi  
  { 9 o,` peH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o+.L@3RT4  
} ; {FFdMdxy-  
} ; UPGUJ>2Z  
@!OXLM   
>rQj1D)@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 X\;:aRDS  
Im~DK  
template < typename Func, typename aPicker > Z4/D38_  
class binder_1 &/U fXKr  
  { &YY`XEG59O  
Func fn; ;:bp?(  
aPicker pk; M584dMM  
public : 5{b;wLi$X2  
O;RBK&P  
template < typename T > j#p;XI  
  struct result_1 r&8aB85  
  { nBk&+SN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `$> Y  
} ; cS%dTrfo  
< ?B3^z$  
template < typename T1, typename T2 > hdw.S`~}%  
  struct result_2 #l}Fk)dj  
  { l jK?2z>  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 60%nQhb  
} ; &7\}S qp  
:8@)W<>%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  E& cC2(w  
K^<?LXJF  
template < typename T > {*+J`H_G2a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .;7V]B1o  
  { Q*<KX2O  
  return fn(pk(t)); %/I:r7UR{  
} t4UK~ {gh  
template < typename T1, typename T2 > 0+iRgnd9?  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mbxl{M >  
  { hiVa\s  
  return fn(pk(t1, t2)); ]^"Lc~w8&  
} 0qNk.1pv  
} ; WS[Z[O  
_<f%== I'  
wb62($  
一目了然不是么? /(8"]f/  
最后实现bind @@*x/"GJG  
Fb1<Ic#  
[c=W p  
template < typename Func, typename aPicker > b|AjB:G  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E pF9&)  
  { NTq_"`JjZ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "=DQ {(L  
} Y$v d@Q  
Z]uc *Ed  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #"-_~  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mQ1  
fSd|6iFH  
十一. phoenix VB905%  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rrfJs  
< xeB9  
for_each(v.begin(), v.end(), M 0}r)@  
( Vq0X:<9  
do_ sT1k]duT  
[ qnyacI  
  cout << _1 <<   " , " XE_Lz2H`  
] vmNo~clt\  
.while_( -- _1), u\ 7Y_`8  
cout << var( " \n " ) Lbo3fwW  
) YSxr(\~j   
); 1.@{5f3T  
|e!Y C iU  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >x%HqP#_V  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor zf)*W#+  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 4 ;_g9]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;/V])4=  
}.D18bE(  
=U~53Tg  
template < typename Cond, typename Actor > 8Ckd.HKpQ  
class do_while 0;LF>+fJ  
  { XSof{:V  
Cond cd; xKBi".wA  
Actor act; JtSwbdN  
public : = LIb0TZ2  
template < typename T > IR3SP[K"  
  struct result_1 bn|HvLQ"1  
  { ncadVheKt  
  typedef int result_type; 6?5dGYAX<  
} ; 6H2Bf*i  
-}4CY\d6'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H[: lQ\  
,#BD/dF  
template < typename T > sK W~+ ]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {9;-5@b  
  { *6<4ECa7C  
  do ).GM 0-y  
    { TR*vZzoy  
  act(t); 0J[B3JO@M  
  } oMYFfnoAa  
  while (cd(t)); &Oz  
  return   0 ; 0?t;3 z$n  
} ye(av&Hn  
} ; %VB4/~ "  
Ys_L GfK  
IHCxM|/k(M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LtwfL^#  
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。 88:YU4:l`N  
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。 VDv.N@ ) 7  
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。 zk3\v "  
下面就是产生这个functor的类: oH4zW5  
S=kO9"RB]  
dm"x?[2:  
template < typename Actor > f uU"  
class do_while_actor r2tE!gMC  
  { j0oto6z~b  
Actor act; 8 [,R4@  
public : vv)O+xt  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 2s,cyCw&  
e/x 9@1s#  
template < typename Cond > Tt{X(I} J  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GMZ6 dK  
} ; "x]7 et,  
6yUThv.G#  
%j@/Tx/  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 *qL'WrB1  
最后,是那个do_ M`Wk@t6>  
q},,[t  
T1RY1hb|g>  
class do_while_invoker 9MJ:]F5+  
  { .K-d  
public : 7Q'u>o  
template < typename Actor > p;7wH\c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const %AqI'ObC  
  { F5H*z\/={  
  return do_while_actor < Actor > (act); jR:\D_:  
} R$IsP,Uw  
} do_; e\aW~zs 2  
;B2&#kot7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f6SXXkO+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zV15d91GX  
最后来说说怎么处理break和continue /W f.Gt9[  
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。 K&{ _s  
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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