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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda tdsfCvF= a  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8,@0~2fz#  
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, 4iDqd  
3y tlD'  
:i3 W U%  
!aB~G}'  
  class filler O70#lvsM;  
  { ;I9g;}  
public : 5<XWbGW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }U'VVPh _  
} ; OF}."a  
}  fa  
RkZyqt @+  
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: cJE4uL<  
~ <36vsk  
I@oSRB  
WF_ v>g:g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); gNJdP!(t  
!bIE%cq  
EQtYb"_  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 5?Ukf$)x  
a9u2Wlz  
 RnSll-  
bkuJN%  
二. 战前分析 ^[&,MQU{7  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 Wl7S<>hg4  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Q?V+ 0J  
*/HW]x|?V~  
|~o0 -: 'C  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Wn{MY=5Y  
  /* --------------------------------------------- */ v|MT^.  
vector < int *> vp( 10 ); Cg(&WJw(ep  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); sd%m{P2  
/* --------------------------------------------- */ Bg[_MDWc-P  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ]!]B7|JFJ  
/* --------------------------------------------- */ 9;Q|" T  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); VAo`R9^D#  
  /* --------------------------------------------- */ 2bOl`{x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aoQ$"PF9  
/* --------------------------------------------- */ ejia4(Cd  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y2IMHN tH  
GExr] 2r  
kl1/(  
;|`< B7xf  
看了之后,我们可以思考一些问题: } eF r,bJ  
1._1, _2是什么? u#y#(1 =  
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。 ,D'm#Fti  
2._1 = 1是在做什么? .D;6 r4S  
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。 8aJJ??o{  
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。 $h}5cl  
CZE!@1"<{  
on;>iKta9  
三. 动工 FJ{/EloF  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: &2Ef:RZF  
wPX^P  
O^PN{u  
7GTDe'T  
template < typename T > CpB,L  
class assignment YG /@=Z.  
  { n.i 8?:  
T value; .SLpgYFL{  
public : (xE |T f  
assignment( const T & v) : value(v) {} /M JI^\CA  
template < typename T2 > /~Bs5f.]?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } MsZx 0]  
} ; $o0.oY#  
IT7],pM  
FUf.3@}  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9)8Cf% <(  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &6vWz6!P  
+$Y*1{hyOo  
h$}PQ   
1]9w9! j  
  class holder eY-h<K)y  
  { R={#V8D~  
public : 6$0<&')Yb  
template < typename T > OwEu S#-  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const tJ7F.}\;C  
  { #.!#"8{0_  
  return assignment < T > (t); UCXRF  
} xHqF_10S#  
} ; SME9hS$4  
AusjN-IL  
N:CQ$7T{ j  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: *dxm|F98  
%% /8B  
  static holder _1; 1Q!kk5jE  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 rB{w4  
&4+|{Zx0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0b/@QgJ  
而不用手动写一个函数对象。 {bADMj1  
_n/73Oh  
C\joDAD  
g ?xD*3 <  
四. 问题分析 4U_+NC>b  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 73]8NVm  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 F,A+O+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 g$jTP#%b  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 )[J @s=  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )iM( \=1ff  
}6BXa  
五. 问题1:一致性 mj&OZ+  
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?| tGgDS)  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 SO.u0!  
j RcE241  
struct holder kG{};Vm  
  { Y9|!= T%  
  // 4'=Q:o*w`  
  template < typename T > gS'7:UH,  
T &   operator ()( const T & r) const >~Xe` }'  
  { Yku6\/^  
  return (T & )r; 6PYm?i=p?  
} z HvE_ -  
} ; [^?i<z{0C  
_"Z?O)d*  
这样的话assignment也必须相应改动: NuSdN> 8ll  
G<=I\T'g;  
template < typename Left, typename Right > Y<u%J#'[  
class assignment /Jc{aw  
  { 8nu!5 3  
Left l; Pc=ei  
Right r; FwlD P  
public : 8'L:D  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |!9xL*A  
template < typename T2 > bS2g4]$'po  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +uSp3gE"  
} ; CQNMCYjg(R  
<tBT?#C9+  
同时,holder的operator=也需要改动: 9 " t;6  
z@,(^~C_  
template < typename T > Z$g'h1,zW  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const vanV|O  
  { [5p3:D  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); u<uc"KY=  
} !L8q]]'XM  
Sir1>YEm  
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。 k2$pcR,WM  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 E0Q6Ryn  
auc:|?H~1n  
return l(rhs) = r; ['Lo8 [  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 #^r-D[/m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [8UZ5_1WL  
2oEuqHL  
template < typename Tp > gm2|`^Xq$  
class constant_t _S7?c^:~  
  { @2L^?*n=  
  const Tp t; ]W$G!(3A  
public : D4@?>ek6U  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} rh1PpsSc  
template < typename T > Qw5(5W[L  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const O|+ZEBP  
  { :e=7=|@7  
  return t; =oIt.`rf  
} ?g{[U0)  
} ; \Xmp lG:  
k kAg17 ^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 y>x"/jzF#  
下面就可以修改holder的operator=了 bR) P-9rs  
Iy49o!  
template < typename T > %6 Av1cv  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const s|H7;.3gp  
  { Pe,ky>ow  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); TK18U*z7J  
} 'g,_lF  
x%r$/=  
同时也要修改assignment的operator() (kB  
;$6L_C4B  
template < typename T2 > .pWRV<25  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b#p0s?*  
现在代码看起来就很一致了。 uP%VL}% 0  
ed/B.SY  
六. 问题2:链式操作 NZv8#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 |v%$Q/zp&  
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。 BHAFO 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。 |(*btdqy3  
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。 I+;e#v,%U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (E@;~7L  
Cip|eM&l  
template < typename T > {22ey`@`h  
struct result_1 y\;oZ]J  
  { ^i#0aq2}  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #*qV kPX  
} ; 6Aqv*<1=62  
-XL? n/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: =23B9WT   
&odQ&%X  
template < typename T > Zf}2c8Vc4  
struct   ref W|@SXO)DY  
  { 72xf| s=  
typedef T & reference; g]HWaFjc5  
} ; T88$sD.2 '  
template < typename T > 4 qsct@K,  
struct   ref < T &> r9u'+$vmF  
  { 5JVBDA^#om  
typedef T & reference; w9GY/]  
} ; 75^*4[  
sj&(O@~R  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~FYC'd  
okRt^qe  
template < typename T > OfBWf6b  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const vb0Ca+}}  
  { 3{co.+  
  return l(t) = r(t); /];N1  
} j -o  
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。 =v\}y+ Yh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ~m=Z>4M  
rjcH[U(  
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 7mi*#X}  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Et*LbU  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ja*,ht(5  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >BO!jv!a  
最后的布局是: cp8w _TPU  
                Add tQ; Fgv8Y!  
              /   \ M_E$w$l2<  
            Divide   5 adoK-bSt  
            /   \ YGChVROG~  
          _1     3  !vl1#@  
似乎一切都解决了?不。 bu pW*fD:  
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。 xP1D 9   
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。 aMydeTCHi  
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: ZT&[:>upR  
Uhh[le2 %  
template < typename Right > ;_< Yzl  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 502(CO>  
Right & rt) const mXJG &EA  
  { gf9,/m  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4xs>X7  
} }W " i{s/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 u];\v%b  
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。 kH0kf-4\  
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。  nSo.,72  
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。 `ZC -lAY  
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。 JK^%V\m  
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? DPnrzV )  
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: 0[ n;ZL~  
*yI( (G/  
template < class Action > _%rkN0-(a  
class picker : public Action r H9}VA:h  
  { T^|6{ S\  
public : js)E:+{A,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '2|mg<Ft  
  // all the operator overloaded uh)f/)6  
} ; 96F+I!qC  
^JIs:\ 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。 QB* AQ5-  
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: w"Zws[pm]  
z9AX8k(B6  
template < typename Right > E0r#xmk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const :]\-GJV5  
  { ezJ^ r,D|  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); M#],#o*G  
} 9J49s1  
u`+kH8#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > /6N!$*8  
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。 )J\ JAUj  
$Ovq}Rexc  
template < typename T >   struct picker_maker :Z;kMrU  
  { "NSY=)fV  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0R+<^6^l)  
} ; I%{D5.du  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > g ?% ]()E  
  { EJ:2]!O  
typedef picker < T > result; czo*_q%  
} ; g( eA?  
w~9Y=|YI7  
下面总的结构就有了: [9CBTS r  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4%jSqT@  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 v>Kv!OY:c  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ir )~T0  
至此链式操作完美实现。 Vc|QW  
Mm"0Ip2"  
[ dVRVm0N  
七. 问题3 m<4tH5 };d  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 W6 *5e{  
kf",/?s2Z  
template < typename T1, typename T2 > H8qAj  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3AuLRI  
  { L{6Vi&I84[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); R /c-sV  
} Wzh#dO?7  
NydoX9  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: NzID [8`  
<^A1.o< GN  
template < typename T1, typename T2 > 9@p+g`o  
struct result_2 g7LS  
  { 7tT L,Nxe  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; wAF#N1-k  
} ; r$d'[ZcX  
l) )Cvre+  
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? ?B4X&xf.D  
这个差事就留给了holder自己。 9;pD0h|  
    \%;5$ovV  
_vE[TFy  
template < int Order > ~{yQsEU  
class holder; "g;}B"rG  
template <> K&vqk/JW1  
class holder < 1 > V@ph.)z  
  { =G/`r!r*0I  
public : Y5Z<uD  
template < typename T > z6Yx )qBE<  
  struct result_1 ];}7 %3  
  { #J c)v0_  
  typedef T & result; pB]+c%\  
} ; Je~Ybh  
template < typename T1, typename T2 > ivl_=  
  struct result_2 UazUr=| e  
  { <Dp[F|r  
  typedef T1 & result; Nf{tC9l  
} ; bcprhb  
template < typename T > G`R2=bb8  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const AqP7UL  
  { XbAoW\D(  
  return (T & )r; _"";SqVB  
} IY9##&c3>  
template < typename T1, typename T2 > 4ze4{a^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const L{i|OK^e  
  { Rlf#)4  
  return (T1 & )r1; *[['X%f  
} }#f~"-O  
} ; baM@HpMhM  
/3v`2=b  
template <> L[:b\ O/p,  
class holder < 2 > 3/((7O[  
  { < G:G/  
public : ob.=QQQs  
template < typename T > @460r  
  struct result_1 Gl>_C@n0h  
  { !tofO|E5  
  typedef T & result; .Cf`D tK  
} ; nqyB,vv0  
template < typename T1, typename T2 > .EoLJHL }  
  struct result_2 8klu*  
  { )y}W=Q>T  
  typedef T2 & result; 4~/3MG  
} ; T]Eg9Y:+v  
template < typename T > Tj*Vk $}0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |;_uN q9  
  { okZDxg`6  
  return (T & )r; VM[Vh k[  
} %CiZ>`5n#  
template < typename T1, typename T2 > UDz#?ZWnd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const C_DXg-a2lu  
  { 4#y  
  return (T2 & )r2; :vJ0Ypz-u  
} (>Tq  
} ; g!`$bF=e  
T"$yh2tSY  
m2"~.iM8  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 nXOJ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ^h@1tFF  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: : |?nz$  
WwM/M!98J  
return l(i, j) = r(i, j); Ui`Z>,0sFi  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ( AnM _s  
IvyBK]{|  
  return ( int & )i; `by\@xQ)  
  return ( int & )j; 5b2_{6t  
最后执行i = j; tk <R|i  
可见,参数被正确的选择了。 eO:wx.PW  
u;qBW uO  
k/ 9S  
qEoa%O  
L(2KC>GvA  
八. 中期总结 do1aH$Iw  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: A<VNttgG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 &u'$q  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "NamP\hj  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor hkq[xgX  
ZsPT!l,  
t:G67^<3  
!5P\5WF~Y  
_JjR= m  
O:Fnxp5@  
九. 简化 ?x(]U+  
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。 F#w= z/  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 CcZ\QOet&C  
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: lklMdsIdj  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 M 8BN'% S  
  +-*/&|^等 Ok=RhoZZ  
2. 返回引用。 ?m?DAd~ZY  
  =,各种复合赋值等 02_%a1g  
3. 返回固定类型。 #FBq8iJ  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <Yk#MeiEp  
4. 原样返回。 L+&eY?A  
  operator, OXs-gC{b  
5. 返回解引用的类型。 c.u$NnDU6  
  operator*(单目) f@%H"8w!  
6. 返回地址。 L/,W  
  operator&(单目) C]tHk)<|42  
7. 下表访问返回类型。 p<2A4="&  
  operator[] t@TBx=16  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 '@ym-\,  
  operator<<和operator>> $Xf gY1S  
9w Pc03a  
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。 B%c):`w8]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ",c(cYVW  
cboue LEt  
template < typename Left > H\\0V.}!  
struct value_return $vC!Us{z  
  { 8T:|~%Sw  
template < typename T > n\#RI9#\  
  struct result_1 \/J7U|@Lt  
  { El~x$X*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  G.3 qg%  
} ; F(-Q]xj,  
I&oHVFY+  
template < typename T1, typename T2 > 9nFPGIz+  
  struct result_2 a3wTcp "r  
  { ^gwVh~j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; U}55;4^LX  
} ; O3JN?25s  
} ; SEn-8ZF  
Rl7V~dUY  
+)#d+@-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait I-E}D"F;p[  
dsKEWZ =  
下面我们来剥离functor中的operator() /hPgOaB  
首先operator里面的代码全是下面的形式: .D^=vuxt~  
li4rK <O  
return l(t) op r(t) Ng?n}$g*  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EROf%oaz=  
return op l(t) GoI3hp(  
return op l(t1, t2) ]bG8DEwD  
return l(t) op `zNvZm-E  
return l(t1, t2) op p!MOp-;-  
return l(t)[r(t)] }xx[=t=nUf  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] IS`1}i$1%  
:*aBiX"  
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: :xitV]1.   
单目: return f(l(t), r(t)); $6~D 2K  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); b]v.jgD  
双目: return f(l(t)); /lKgaq.  
return f(l(t1, t2)); E?o1&(2p  
下面就是f的实现,以operator/为例 28u)q2s^W|  
 A7*<,]qT  
struct meta_divide v,N*vqWS  
  { .z u0GsU=  
template < typename T1, typename T2 > VjbRjn5LI  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) X'4g\)*  
  { / c1=`OJ  
  return t1 / t2; Fi+v:L|  
} bq/*99``  
} ; =@U~ sl [  
U[/k=}76  
这个工作可以让宏来做: Hmt} @  
uV r6tb1  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ .0l0*~[  
template < typename T1, typename T2 > \ ^uzJu(  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4^T@n$2N  
以后可以直接用 B w1ir  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Om%{fq&  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 LXr yv;H  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) b !FX]d1~k  
\IL/?J 5d  
a"^0;a  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 */iD68r|-  
1$Rua  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > @ !0@f'}e  
class unary_op : public Rettype fcd\{1#u  
  { zQJ9V\0  
    Left l; fD3}s#M*G  
public : Zgt:ZO  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9(>]6|XS  
'!*,JG5_  
template < typename T > .lVC>UT  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jM8e2z3  
      { lwEJ)Bv  
      return FuncType::execute(l(t)); 99%oY  
    } 0xbx2jlkY  
8<UD#i@:C  
    template < typename T1, typename T2 > 6-U+<[,x  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \F;V69'  
      { ,bhOIuep3  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fZK&h.  
    } ezRhSN?  
} ; vT)(#0>z  
R=g~od[N_  
\ct)/  
同样还可以申明一个binary_op @= f2\hU  
~^((tT  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  LAG*H  
class binary_op : public Rettype L&O!"[++  
  { Az.(tJ X"  
    Left l; 5z8CUDt 0  
Right r; 0 1U/{D6D  
public : ^&oa\7<'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 5gnNgt~  
]J;pUH+u  
template < typename T > 2GNtO!B.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0d!1;jy,T  
      { iiS^xqSNCt  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <[O8 {9j  
    } QXZjsa_|  
s`W\`w}  
    template < typename T1, typename T2 > CL{R.OA  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \ IJ\  
      { u_[^gS7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /QDlm>FM4  
    } 5$o]D  
} ; s@^ (1g[w`  
f/t1@d!  
[)V&$~xW  
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 qdoJIP{  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 d;` bX+K  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) InDISl]  
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。 =Nn&$h l  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! t(69gF\"  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 <Cc}MDM604  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 .v<c_~y  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) asT:/z0  
下面是修改过的unary_op _" 0VM >  
7'pCFeA>=T  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }LLnJl~Z  
class unary_op b0 ))->&2  
  { e;KZTH;  
Left l; Mf)0Y~_:R#  
  5MsE oLg  
public : K7 >Z)21  
E6(OEC%,  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} }t!,{ZryE1  
a nK7j2  
template < typename T > 44T>Yp09  
  struct result_1 F3*]3,&L  
  { Q+(}nz4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EsR_J/:Qe  
} ; U 2k^X=yl  
~A<1xszC  
template < typename T1, typename T2 > b|F_]i T  
  struct result_2 P?%kV  
  { u4QPO:,a4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0Lcd@3XL  
} ; vJ9 6qX  
|0 #J=am  
template < typename T1, typename T2 > [ iE%P^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k$`~,LJp  
  { '51DdT U  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); hhjT{>je  
} Dohq@+] O  
MONfA;64/  
template < typename T > 4%wP}Zj#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const My'u('Q%  
  { ?c7 12a ?  
  return OpClass::execute(lt(t)); PM3kI\:)m  
} jbx@ty  
\sB a  
} ; *:r@-=M3=  
,4$ZB(\  
 9?c0cwP?  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug tRU+6D <w  
好啦,现在才真正完美了。 _[|~(lDJl  
现在在picker里面就可以这么添加了: Y<%)Im6v/  
;ru=z@  
template < typename Right > f\+MnZ4[Qj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const >r+Dl\R  
  { Q]WjW'Ry\  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ^CZ!rOSv  
} BS<5b*wG  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ] h3~>8<  
,$irJz F  
rlSar$  
JR/:XYS+  
b4`t, D  
十. bind p/jC}[$v  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 !yAlb#yu  
先来分析一下一段例子 0ut/ ')[  
;Awt:jF  
5B3S]@%  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3 @XkO  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ! 6yo D  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 6gz !K"S  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ^_FB .y%  
我们来写个简单的。 cVjs-Xf7D%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FncK#hZ.  
对于函数对象类的版本: ETk4I "  
?+-uF }  
template < typename Func > nNNs3h(Ss  
struct functor_trait <SeK3@Gi  
  { =0,:w(Sb!  
typedef typename Func::result_type result_type; 3!_XFV  
} ; aewVq@ngq!  
对于无参数函数的版本: 0k"n;:KM8  
?@"F\Bv<h  
template < typename Ret > yPG,+uQ$.  
struct functor_trait < Ret ( * )() > wZ7Opm<nt  
  { o'Q"  
typedef Ret result_type; Q)eYJP=W  
} ; 'p3JYRT$  
对于单参数函数的版本: R5M/Ho 4  
$X1T!i[.X  
template < typename Ret, typename V1 > 8Jnb/A}  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5 [{l9  
  { '?]B ui  
typedef Ret result_type; *x[ZN\$`Y  
} ; z~b5K\/1B  
对于双参数函数的版本:  + ]I7]  
wlc Cz  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Fc{M N"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > wc?`QX}I  
  { ]PWK^-4P  
typedef Ret result_type; )kLTyx2&  
} ; W Z'UVUi8  
等等。。。 ;a@%FWc  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy d/I,`  
aLZza"W  
template < typename Func > uE{r09^q\  
struct func_return ~qFuS933  
  { $ ?ayE  
template < typename T > OW}ny  
  struct result_1 >bQ'*!  
  { a,<l_#'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ql`N)!  
} ; Ph@hk0dgr/  
~>8yJLZ.7  
template < typename T1, typename T2 > ZDHm@,d  
  struct result_2 NP }b   
  { $tKz|H)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type;  bT(}=j  
} ; cJ[ gCS  
} ; dk<) \C"  
W=zHD 9  
}<m'Nkz<X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )1#J4  
-U&k%X   
template < typename Func, typename aPicker > p6)Jzh_/  
class binder_1 ]70V  
  { )4h4ql W  
Func fn; hnOo T? V  
aPicker pk; IRWVoCc9/\  
public : p7H0|>  
Sv&_LZ-"P  
template < typename T > PfF5@W;E;  
  struct result_1 Y.>F fL  
  { W(~7e?fO  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; C/34K(  
} ; -zn$h$N4  
*@;Pns]L-  
template < typename T1, typename T2 > l Vb{bO9-O  
  struct result_2 [S Jx\Os  
  { X*'i1)_h  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P*=M?:Jb,  
} ; fXo$1!  
Yr>0Qg],  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} -/2B fIq  
jib pZ)  
template < typename T > 4sW'pH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \(--$9  
  { /pV N1Yt  
  return fn(pk(t)); z$L e,+  
} vK`HgRQ(C  
template < typename T1, typename T2 > '$rCV,3q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?J-\}X  
  { EwmNgmYq  
  return fn(pk(t1, t2)); I9m9`4BK  
} }9glr]=  
} ; o1"N{ Eu  
d]:G#<.  
 v7Ps-a)  
一目了然不是么? H23 O]r  
最后实现bind sPVE_n  
,SNt*t1"  
q`?M+c*F  
template < typename Func, typename aPicker > #eX<=H]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) e-OKv#]  
  { 1z0|uc  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); b- bvkPN  
} j dz IU  
X8ZO } X  
2个以上参数的bind可以同理实现。 3rd8mh&l  
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。 &n#yxv4  
BO7XN;  
十一. phoenix J Vxja<43  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: q"oNFHYPDs  
<EcxNj1  
for_each(v.begin(), v.end(), D _ 1O4/  
( Ji:<eRx)  
do_ .<Jv=  
[ y?P`vHf  
  cout << _1 <<   " , " >#'?}@FWQN  
] ^b}Wl0Fn  
.while_( -- _1), C/H;|3.X  
cout << var( " \n " ) bwcr/J( Nb  
) Fn iht<  
); ?>iUz.];t  
/h{Rf,H  
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: wOCAGEg  
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 gFrNk Uqp  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z+{+Q9j  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  rV4K@)~  
sH_, P  
3~V .  
template < typename Cond, typename Actor > Lis>Qr  
class do_while 13w(Tf  
  { 4T; <`{]  
Cond cd; $d!Vxm  
Actor act; H5&._  
public : co1aG,>"q  
template < typename T > rZcSG(d`53  
  struct result_1 tbiM>qxB  
  { iK+Vla`}  
  typedef int result_type; Jp%5qBS^  
} ; 8UXRM :Z"  
M_-L#FHX  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ipl,{  
6y1\ar(A  
template < typename T > uv<_.Jq]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zx,9x*g  
  { So8 Dwz?  
  do T:zM]%Xh  
    { :=TIq  
  act(t); }ijQ*ECdl  
  } IGT9}24  
  while (cd(t)); SD{)Sq  
  return   0 ; DW78SoyedZ  
} $evuL3GY#  
} ; Kd5 8'$  
EU>`$M&w-  
^]'_Qbi]}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). esQ$.L  
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。 "tl$JbRTY  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 t*-c X  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 x#N_h0[i  
下面就是产生这个functor的类: M8<Vd1-5  
J=gFiBw  
s,8zj<dUv  
template < typename Actor > ;^0rY)&  
class do_while_actor 4#7*B yvf  
  { QIlZZ  
Actor act; OG$v"Yf~  
public : @\XeRx;  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} j*Pq<[~  
MpGG}J[y  
template < typename Cond > j7Ts&;`[*  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; rUmP_  
} ; D>@NYqMF  
5oSp/M  
:$,MAQ'9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 o|xZ?#^h  
最后,是那个do_ dFDf/tH  
i}P{{kMJ  
;RX u}pd  
class do_while_invoker Cl9nmyf   
  { ..+#~3es#y  
public : ' h<(  
template < typename Actor > fByf~iv,  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const EY<"B2_%  
  { m 8b,_1  
  return do_while_actor < Actor > (act); .(.<  
} y%; o  
} do_; {GLGDEb  
\`xlD&F@U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? "t(_r@qU/  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 |rwY   
最后来说说怎么处理break和continue 3Cc#{X-+  
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。 P/|1,S k  
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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