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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda |"yf@^kdC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 j#e.rNG  
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,  y"\,%.  
TJXraQK-=  
^Q=y^fx1  
@E}X-r.^f  
  class filler B~>cNj<  
  { r%l%yCH  
public : h_~|O [5|)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 8A:^K:Q  
} ; 2 1~7{#  
cHL]y0>  
b;L>%;  
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: WkaR{{nM  
A,gx5!J  
JblmXqtC  
m`$>:B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ch>Vv"G>  
hoR=%pC*  
FxfL+}?Q  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @vQa\|j  
irsfJUr[V  
u:k:C  
Q0cY/'>4  
二. 战前分析 3}4p_}f/[4  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `4%;qLxngP  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 Vd +Q:L  
HmExfW  
%)axGbZG;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); -+}5ma  
  /* --------------------------------------------- */ 5#0e={X  
vector < int *> vp( 10 ); o-~~,n\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (a `FS,M  
/* --------------------------------------------- */ JzMZB"Z?  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 6<Z*Tvk{C  
/* --------------------------------------------- */ HK0::6n{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 1n'$Ji7  
  /* --------------------------------------------- */ vUYJf99B  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H#L#2M%  
/* --------------------------------------------- */ S<nP80C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 8geek$FY x  
URK!W?3c  
WRD A `  
d(fPECv(  
看了之后,我们可以思考一些问题: a}KK{Vqo`  
1._1, _2是什么? lwOf)jK:J  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 _BV`,`8}  
2._1 = 1是在做什么? [?chK^8  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 sEce{"VC  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 oYz!O]j;a  
;1W6"3t-Y  
pe()f/Jx(  
三. 动工 hH%,!tSx  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yo'9x s  
X9fNGM1  
u7;`4P:o@  
RF_[?O)Q  
template < typename T > FY]pv6@  
class assignment Ge~q3"  
  { :l+_ja&o  
T value; 9ilM@SR  
public : ~TDzq -U)  
assignment( const T & v) : value(v) {} EeCFII  
template < typename T2 > ~,ynJ]_aJB  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } qZaO&"q  
} ; S%kS#U${|  
Dg~ [#C-  
`=79i$,,t  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @(-yrU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment T2wv0sHlt  
J58#$NC `'  
F>N+<Z  
3gpo %  
  class holder rvic%bsk  
  { lop uf/U0  
public : Gn59 yG!4  
template < typename T > #vQ?  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const f =o4I2Y[  
  { '[nmFCG%m*  
  return assignment < T > (t); e*:}$u8 a  
} $jG4pPG  
} ; " 9@,l!  
^agj4$  
_gW{gLYyJ  
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: T~X41d\  
G>%AZr{M  
  static holder _1; =_ y\Y@J  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 nUc;/  
,=|4:F9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rJQ=9qn\  
而不用手动写一个函数对象。 0(gq; H5x'  
;/'|WLI9  
)iU^&@[S  
>)Gd:636+  
四. 问题分析 \"x>JW4w  
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。 ;cKH1  
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。 IU#x[P!  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NZk&JND  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 b9Y_!Qe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 aMTFW_w  
gn ?YF`  
五. 问题1:一致性 *HE^1IEl  
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?| 8>NwCjN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 c?K~/bx.  
Hi7y(h?wj  
struct holder lb~E0U`\E`  
  { rk|@B{CA;  
  // XErUS80  
  template < typename T > *1^$.Q&  
T &   operator ()( const T & r) const `8:Kp  
  { !tNd\ }@  
  return (T & )r; K |*5Kwi  
} 9+qOP>m   
} ; \+nGOvM  
~R]35Cp-#  
这样的话assignment也必须相应改动: Dl C@fZD  
n~g LPHY  
template < typename Left, typename Right > XOy2lJ/  
class assignment OP! R[27>  
  { {0v*xL_O^  
Left l; Gy"%R-j7  
Right r; Tum_aI  
public : M\D]ml~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} xT*d/Oaw  
template < typename T2 > H(-4:BD?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } H!)=y  
} ; 0Scm? l3  
#VGjCEeU  
同时,holder的operator=也需要改动: ^3]UZ@  
06 mlj6hV  
template < typename T > V[; M&=,"  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const \7v)iG|#G&  
  { E JK0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); G64Fx*`  
} oPQtGl p  
BR5BJX  
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。 )3A{GZj#6  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +T{'V^  
, YW|n:X  
return l(rhs) = r; rN/| (@  
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。 aelO3'UN  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Vw{*P2v)  
O(Jj|Z  
template < typename Tp > K^l:MxO-X  
class constant_t ,&^3Z  
  { 0s#Kp49-  
  const Tp t; 9~\kF5Q"  
public : vH[47CvG5  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0(TTw(;  
template < typename T > e [h8}F  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const /=?x{(B>  
  { =EP13J  
  return t; dl-l"9~;  
} &53]sFZ  
} ; OhZgcUqQ8  
4u;9J*r4  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Jju#iwb  
下面就可以修改holder的operator=了 xw5d|20b  
K5>p89mZ  
template < typename T > g=L]S-e  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const DOS0;^f  
  { 7cDU2l  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]}="m2S3  
} <x pph t<  
Vv.r8IGYm  
同时也要修改assignment的operator() `4?~nbz  
CqMhk  
template < typename T2 > %8~Q!=*Iq  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } MM_k ]-7  
现在代码看起来就很一致了。 f5*k7fg  
'NjzgZ~]P  
六. 问题2:链式操作 !^#jwRpeN  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 kl!wVLE  
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。 ^ |~ml Y@w  
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。 ia&AW  
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。 z}QwP~Z  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct (/d5UIM{&  
rEhX/(n#  
template < typename T > {R<Ea @LV+  
struct result_1 - Xu.1S  
  { E:sz$\Ht)  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; u@'0Vk0zGH  
} ; :bV mgLgG  
`pf4X/Py  
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: $E<Esf$  
FuG4F  
template < typename T > ?_x q-  
struct   ref E1dD7r\  
  { H&1[n U{?>  
typedef T & reference; <~}7Mxn%x@  
} ; 1wzqGmjmt  
template < typename T > fx=Awba  
struct   ref < T &> S= R7`a<.5  
  { D0k 8^  
typedef T & reference; ZUz ^!d  
} ; m }a|FS  
UDhG :  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: HX'FYt/?t  
 S( S#  
template < typename T > j?y LDLj  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *Do/+[Ae  
  { *n]7  
  return l(t) = r(t); ~$' \L  
} ,NnhHb2\  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Y2xL>F  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 TG}*5Z`  
JdIlWJY  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 X37L\e[c  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: o7mZzzP  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 CkJCi  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 `D9]*c !mO  
最后的布局是: m(], r})  
                Add ?$f)&O  
              /   \ R@Gq)P9?  
            Divide   5 y=In?QN{6*  
            /   \ z0|&W&&D  
          _1     3 /R>nr"  
似乎一切都解决了?不。 qo<&J f  
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。 )p!7 #v/@f  
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。 z4 &iK)x  
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: {]"]uT#  
?Ma~^0  
template < typename Right > d Le-nF  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dt~YW  
Right & rt) const Vi4~`;|&b+  
  {  ;raN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); *3T| M@Y  
} _+ .\@{c  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 l>Ub!^;  
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。 =)hVn  
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。 ^(* n]  
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。 jy]JiQ B  
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。 b T 2a40ul  
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? 7}*6#KRG  
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: >J|]moSVA  
/r12h|  
template < class Action > _|"Y]:j_  
class picker : public Action Rq[ M29  
  { -=.V '  
public : }du XC[6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} "R8KQj  
  // all the operator overloaded V/LQ<Yke  
} ; /m!Cc/Hv  
$.Q$`/dF  
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。 ' oF xR003  
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: ~tOAT;g}q  
ORu2V# Z[  
template < typename Right > v\`9;QV5  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ZNYH#mJX*  
  { I |# 5NE6  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EC|'l  
} N?X^O#[  
sBV 4)xM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > V 21njRS  
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 u]2++lx  
N41R  
template < typename T >   struct picker_maker kD[ r.Dma  
  { waKT{5k  
typedef picker < constant_t < T >   > result; erO>1 ,4S  
} ; =}PdH`S  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > z"*/mP2  
  { =V"(AuCVE  
typedef picker < T > result; nk3y"ne7  
} ; Ew3ibXD  
mqq;H}  
下面总的结构就有了: $cu00K  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 b*ef);  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 (MHAJ]Rx  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 |a{Q0:  
至此链式操作完美实现。 \p%3vRwS%p  
R-^96fFBy  
Mkq( T[)  
七. 问题3 ;\MW$/[JCy  
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。 "*O4GPj  
^*\XgX  
template < typename T1, typename T2 > CkswJ:z)sc  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _4cvX  
  { ?JxbSK#  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); <LRey%{q  
} DS|KkTy3  
e *j.  
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: q64k7<C,  
B^%1Rpcn  
template < typename T1, typename T2 > HHjt/gc}`  
struct result_2 $)H@|< K  
  { }h 3K@R   
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k=GG>]<i  
} ; n[YEOkiG  
jgS%1/&  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? o->\vlbD  
这个差事就留给了holder自己。 Vb qto|X@  
    /*Qq[C  
g/CxXSv@0  
template < int Order > Z/rTVAs@r  
class holder; ~:km]?lz0  
template <> 8.bKb<y  
class holder < 1 > |y20Hi':  
  { 4.RG4Jq  
public : m*X[ Jtr  
template < typename T > XYoIFv?'  
  struct result_1 (z$r:p  
  { wW?,;B'74  
  typedef T & result; 1}ZKc=Pfu  
} ; fIF<g@s  
template < typename T1, typename T2 > VOsqJJ3  
  struct result_2 ;IK[Y{W/  
  { )5fQ$<(Z  
  typedef T1 & result; ,&U4a1%i#c  
} ; rwIe qV{:  
template < typename T > /WPv\L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^w~23g.  
  { 8vk..!7n}  
  return (T & )r; H;aYiy  
} }6 5s'JB  
template < typename T1, typename T2 > ZDL']*)'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $>U # W:  
  { JN6-Z2  
  return (T1 & )r1; A|}l)!%  
} Cc?TSZ8[  
} ; *=Z26  
h;lirvO|  
template <> +MK6zf  
class holder < 2 > d +iR/Ssc  
  { 0^'B3$>  
public : JFL>nH0mk.  
template < typename T > acd:r%y  
  struct result_1 ~#\i!I;RY}  
  { <b+[<@wS  
  typedef T & result; *s}|Hy  
} ; =\)IaZ  
template < typename T1, typename T2 > #$vRJ#S}U  
  struct result_2 {+zJI-XN/  
  { x}$e}8|8YL  
  typedef T2 & result; u!N{y,7W)  
} ; ~`Qko-a&  
template < typename T > A{o'z_zC  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const h!&sNzX  
  { #y]3LC#)^G  
  return (T & )r; vjViX<#(V  
} 5=?i;P  
template < typename T1, typename T2 > u%O-;>J  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const A CNfS9M_w  
  { bAxTLIf  
  return (T2 & )r2; D 7shiv|,  
} Mu_i$j$vvP  
} ; V9x8R  
z*~YLT&  
BH0!6Oq  
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> >。 "C%!8`K{a*  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: c)C5KaiPG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ;~HNpu$  
gvli%9n  
return l(i, j) = r(i, j); zW{ 6Eg  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) w'Z!;4E0  
|U[y_Y\a  
  return ( int & )i; X=qS"O 1  
  return ( int & )j; eNySJf  
最后执行i = j; @%i>XAe#0  
可见,参数被正确的选择了。 +?-qfp,:0  
6X+}>qy  
ZcPUtun  
( (3t:  
YaFcz$GE_  
八. 中期总结 bLG]Wa  
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: {K aN,td9  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9n}A ^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7{BnXN[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {V2bU}5 [  
$"fo^?d/s  
y~#\#w {  
;R1B9-,  
.A<sr  
j)D-BK&+  
九. 简化 HY;oy(  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 5}<[[}(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 OCx5/ 88X  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: CV^0.  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 k8&FDz  
  +-*/&|^等 PKtU:Eg  
2. 返回引用。 z}5<$K_U  
  =,各种复合赋值等 1k>naf~O  
3. 返回固定类型。 $v&C@l \  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _'JRo%{xGX  
4. 原样返回。 F!CAitxd  
  operator, ZO7bSxAN-  
5. 返回解引用的类型。 nUqy1(  
  operator*(单目) oeN zHp_  
6. 返回地址。 LP>UU ,Z  
  operator&(单目) 1p CkWe  
7. 下表访问返回类型。 kME^tpji  
  operator[] ^g]xU1] *  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 q z:]-A  
  operator<<和operator>> *]!l%Uf%  
#{>uC&jD  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 jaqV[*440U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .YiaXP  
"A7<XN<  
template < typename Left > G7Ny"{Z  
struct value_return *:#Z+7x ]  
  { %]GV+!3S  
template < typename T > ?waebuj>  
  struct result_1 #11RLvDQd  
  { ;@!;1KDy  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; N(7u],(Om  
} ; CXa Ld7nMX  
>t,O2~  
template < typename T1, typename T2 > @H4wHlb  
  struct result_2 Bt6xV<jD  
  { &NP6%}bR`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; @SQceQfB  
} ; 2$DSBQEx  
} ; S| "TP\o  
Cg*kN"8q  
zi_[ V@Es/  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e#m1X6$.e  
x Zg7Jg  
下面我们来剥离functor中的operator() U TS{H  
首先operator里面的代码全是下面的形式: CwB] )QV?  
XJ\_ V[WA  
return l(t) op r(t) :1NYpsd.i  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @aUZ#,(<  
return op l(t) K]MzP|T,  
return op l(t1, t2) p Mh++H]"  
return l(t) op YZ{;%&rB  
return l(t1, t2) op CL )%p"[x  
return l(t)[r(t)] AD,@,|A  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @M9_j{A  
) _ #T c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 6iyt2q kh  
单目: return f(l(t), r(t)); ~"\P~cg0J  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o=@ UXi  
双目: return f(l(t)); . *Z#cq0  
return f(l(t1, t2)); qm~Kw!kV  
下面就是f的实现,以operator/为例 1k`|[l^  
)biX8yq hR  
struct meta_divide ?SB5b,  
  { ,qYf#fU#7  
template < typename T1, typename T2 > ?9CIWpGjU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @!Y.935/0  
  { m/cx|b3hqv  
  return t1 / t2; Aw5K3@Ltz  
} S [ i$e  
} ; ;Xz(B4N~o  
;,R[]B01u  
这个工作可以让宏来做: p~ mN2x]  
t<8z08  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Cnk#Ioz  
template < typename T1, typename T2 > \ *:k~g].Iz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #dL5x{gV=  
以后可以直接用 ?#x'_2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9j9Y Q2  
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 01'y^`\xQ  
(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。。。) u87=q^$  
p^}L  
oXvdR(Sb^  
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 e?|d9;BO  
f;&` 9s| 1  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7cy+Nz  
class unary_op : public Rettype ccIDMJ=2  
  { !^n1  
    Left l; tuX =o  
public : \z&03@Sw  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} GP0[Y  
MYKs??]Y1  
template < typename T > c8 H9_6  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HCI'q\\  
      { +d|:s  
      return FuncType::execute(l(t)); 8ct+?-3g  
    } -Y5YCY!`  
m 4wPuW  
    template < typename T1, typename T2 > 7[(Lrx.pM  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b\<lNE!L  
      { 7*R{u*/e  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); J r=REa0  
    } /F\>Z]  
} ; 0[_O+u  
"H wVK  
,+swH;=7#r  
同样还可以申明一个binary_op hpd(d$j  
PT 0Qzg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > fU\k?'x_  
class binary_op : public Rettype TyxU6<>4J4  
  { [flu |v  
    Left l; }Rf}NWU)|  
Right r; <(u3+`f1s  
public : #`fi2K&]j  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ze#rYNvo/  
A52LH,  
template < typename T >  60Xl.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :pL1F)-*  
      { o(v"?Y6  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); yoq\9* ?u^  
    } (1saof *p%  
llTQ\7zP  
    template < typename T1, typename T2 > i} NkHEK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [="g|/M)  
      { +R{A'Yl[(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ;W$w=j: O{  
    } e{q p!N1!  
} ; |ec(z  
iZDb.9@&t  
XC+F! R  
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 F1{?]>G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2Q`PUXj  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 2ZTyo7P  
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。 gavQb3EP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~x +:44*  
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。。。  Xv? S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x0AqhT5}  
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) 5 ~ *'>y  
下面是修改过的unary_op /jK17}j  
$h|I7`  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > dcrJ,>i}  
class unary_op 0s+rd&  
  { Rpa A)R,  
Left l; MZ|c7f&`  
  `0n 7Cyed  
public : #C=L^cSx(  
w'5dk3$"  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @4  
>gS5[`xRE  
template < typename T > nCSd:1DY  
  struct result_1 iBPdCp%]`  
  { h!t2H6eyF  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; t<EX#_i,  
} ; =E6i1x%j  
n )wpxR  
template < typename T1, typename T2 > .x-Z+Rs{g  
  struct result_2 4<eJ  
  { :+Z>nHe  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S*DBY~pZy  
} ; CB{k;H  
+~pc% 3*  
template < typename T1, typename T2 > 7:R{~|R  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |]2eGrGj4  
  { ke;*uS  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [y&h_w.  
} 1+PNy d  
6Kv}2M')+  
template < typename T > /iJcy:J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const nF!_q;+Vp  
  { 4[f7X4d$  
  return OpClass::execute(lt(t)); ?` ZGM  
} l.NkS   
q NQ3(1xW  
} ; 2M( PH]D  
77=y!SDP  
p6eDd"Y  
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 L!}j3(I  
好啦,现在才真正完美了。 ]@<3 6ByM  
现在在picker里面就可以这么添加了: DGuUI}|)  
~PS2[5yo  
template < typename Right > (Ss77~W7  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |~" A:gf  
  { cwD*>[j  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Jv{"R!e"P  
} Qmc;s{-r;  
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。 ([XyW{=h!  
[{!j9E?(  
!&:W1Jkp(  
,tv9+n@x  
L4A/7Ep  
十. bind )b2E/G@X&  
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。 'hHX"\|RA  
先来分析一下一段例子 Vi -!E  
+nyN+X34B  
'FA)LuAok  
int foo( int x, int y) { return x - y;}  IOES3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 t:j07 ,1~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Cq;K,B9  
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。 AiHDoV+-  
我们来写个简单的。 nF y7gA|  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 9C'+~<l  
对于函数对象类的版本: iqKfMoy5  
)*<d1$aM  
template < typename Func > % |Gzht\  
struct functor_trait ^A$XXH '  
  { 8P y_Y>  
typedef typename Func::result_type result_type; WMRgf~TY=2  
} ; q>lkLHS  
对于无参数函数的版本: ~322dG  
(IQ L`3f%  
template < typename Ret > bzL;)H4Eo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > gl{P LLe[}  
  { kk./-G  
typedef Ret result_type; bIl0rx[`  
} ; FHPZQC8  
对于单参数函数的版本: JRs[%w`kD  
 G/;aZ  
template < typename Ret, typename V1 > IG@&l0ARL  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > .8xacVyK2  
  { jl%e O.  
typedef Ret result_type; ^9~%=k=  
} ; cx%9UK*c  
对于双参数函数的版本: QL!+.y%  
%lW:8 ckL  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > +uXnFf d^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DMpd(ws  
  { _; RD-kv  
typedef Ret result_type; !{aA*E{  
} ; 03\8e?$  
等等。。。 *wyLX9{:  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy L. ?dI82c  
4T\/wyq0  
template < typename Func > PS;*N 8  
struct func_return zC;lfy{f=  
  { iz5wUyeg  
template < typename T > m|gd9m $,?  
  struct result_1 k$- q; VI  
  { vy y\^nL  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; KftM4SFbK  
} ; &Y2P!\\2  
ai9,4  
template < typename T1, typename T2 > euC,]n.  
  struct result_2 L 'Rapu  
  { [,X,2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 2{: J1'pC  
} ; m3e49 bP  
} ; Oj\mkg  
.Q@'Ob`  
4'| :SyOm  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 rs+37   
p[:%Ck"$7  
template < typename Func, typename aPicker > a$& 6a   
class binder_1 Jtk(yp{Zz  
  { ]`9K|v  
Func fn; qE=OQs9  
aPicker pk; l_EI7mJ  
public : be@uHikp;v  
zjE4v-H:l  
template < typename T > p8J"%Jq}  
  struct result_1 z*1K<w8  
  { 6%1o<{(%f  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `vBa.)u  
} ; W<l(C!{  
(Ad! hyE(  
template < typename T1, typename T2 > "V2$g  
  struct result_2 essW,2,rjC  
  { &|] ^ u/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; H4jqF~  
} ; E v#aMK  
Gjr2]t;E  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;O>fy :$'  
4VgDN(n0@  
template < typename T > P2F>iK#U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E~^'w.1  
  { DcHMiiVM  
  return fn(pk(t)); 1fZ:^|\  
} Q\rf J||  
template < typename T1, typename T2 > *PM#ngLX}r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #Pt_<?JtV  
  { F$M^}vsjGx  
  return fn(pk(t1, t2)); Kl_(4kQE_  
} IK1'" S|  
} ; 2u Zb2O  
||D PIn]  
42M_  %l_  
一目了然不是么? -Gy=1W`09  
最后实现bind %tB7 &%ut  
tTOBKA89  
AO, o|,#4F  
template < typename Func, typename aPicker > KT[ZOtu  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) G>=Fdt7Oc  
  { BMug7xl"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); GXG 7P,p,  
} MX? *jYl  
~y{_NgMo  
2个以上参数的bind可以同理实现。 D6-R>"}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 9TX2h0U?  
oR7[[H.4  
十一. phoenix t W+"/<U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: X$e*s\4  
<?s@-mpgN  
for_each(v.begin(), v.end(), djH&)&q!  
( 'Lq+ONX5  
do_ 1w~PHH`~  
[ 4%2APvLW  
  cout << _1 <<   " , " 9 ,:#Q<UM  
] A'BqNsy  
.while_( -- _1), 7Xx3s@  
cout << var( " \n " ) -0UR%R7q  
) KLvAe>#,  
); Y?TS,   
FRuPv6  
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: ! ui   
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 3CgID6[Sy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 8t Q;N'  
那么我们就照着这个思路来实现吧:  $TfB72  
MA,*$BgZ  
U$mDAi$  
template < typename Cond, typename Actor > 6#7hMQ0&;O  
class do_while 7mq&]4-G  
  { -nXP<v=V  
Cond cd;  4d\^  
Actor act; +}O -WX?  
public : 0KnL{Cj   
template < typename T > -=nk,cYn  
  struct result_1 9j|v D  
  { TKM^  
  typedef int result_type; uLafO=Q  
} ; ~4khIz  
0S^&A?$=  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =B9-}]DDO  
I<O$);DV'  
template < typename T > & y5"0mA  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  ][wb4$2  
  { Vx(*OQ  
  do (/uAn2  
    { `p&[b]b  
  act(t); #h?I oB7  
  } sSZ)C|Q  
  while (cd(t)); UxL*I[z5  
  return   0 ; ao2^3e  
} 3Rc*vVnI  
} ; eJ99W=  
9a=Ll]=\  
=..Bh8P71!  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). o5bp~.m<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 E +_n@t"  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 RNi%6A1  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 7pm'b,J<  
下面就是产生这个functor的类: q7X#LYk  
H].|K/-p  
w}gmVJ#p  
template < typename Actor > P9/ (f$=  
class do_while_actor "E(i<  
  { g}s$s}  
Actor act; au{) 5W4~  
public : _K o#36.S  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;cXw;$&D  
6nZ]y&$G-k  
template < typename Cond > +nE>)ZH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ob\-OMNs@  
} ; {V6&((E8  
hZx&j{  
S@/{34,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 4rU/2}. q  
最后,是那个do_ xU.1GI%UPu  
`}EnY@*h  
<y@v v  
class do_while_invoker XOvJlaY)'.  
  { \baY+,Dr+  
public : ,^:{!?v  
template < typename Actor > +>"s)R43  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $*ff]>#  
  { =SJ#6uFS  
  return do_while_actor < Actor > (act); %L=e%E=m  
} o;$xN3f,  
} do_; jH< #)R  
3`bQ0-D;  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Xs~'M/> O  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Zw]"p63eMa  
最后来说说怎么处理break和continue )9hqd  
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。 j'D%eQI,V  
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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