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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda c_fx,; ;  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ?1?zma S  
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, D{{ ME8  
%`P6a38j  
R`F54?th  
HCI|6{k  
  class filler y@kRJ 8d  
  { V2I"m  
public : 9$z|kwU  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} E,[@jxP  
} ; na &?Cw  
AAr[xo iYp  
=Kv*M@  
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: PSO9{!  
^qaS  
R`wL%I!?f  
6_m5%c~;+r  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \tj7Jy  
&;%z1b> F  
o 26R]  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <#s=78 g.3  
1 XAXokxj  
:D>afC8,  
(hB&OP5Fne  
二. 战前分析 -Cjc~{B>7X  
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。 2Qqk?;^ 1  
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 }hralef #N  
w(QU'4~  
(RR:{4I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Awo H d7M  
  /* --------------------------------------------- */ Dk!;s8}*c  
vector < int *> vp( 10 ); ^T[8j/9o^  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); eC^UL5>%  
/* --------------------------------------------- */ y mdZ#I-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); $r`^8/Mq3  
/* --------------------------------------------- */ WB2An7i@"{  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); IcM99'P(  
  /* --------------------------------------------- */ ad "yo=%1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )Jx+R ;Z  
/* --------------------------------------------- */ )T1U!n?^x  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Q`"gKBN1  
QkXnXu  
J6eF7 fa  
8\?7k  
看了之后,我们可以思考一些问题: W=fw*ro  
1._1, _2是什么? .5ap9li]  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 B \U9F5  
2._1 = 1是在做什么? U[EM<5@I  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 TBN0uk  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 hjVct r  
GJ:65)KU  
RKu'WD?sdH  
三. 动工 2sj[hI  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: I%]~]a  
Q k e8BRBn  
}pJ6CW  
t6GL/M4  
template < typename T > )[d?&GK  
class assignment gOpi>  
  { 2lVJ"jg  
T value; /;7\HZ$@/  
public : 'D ,efTq  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3;@/`Z_\lt  
template < typename T2 > 'OI Ol  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S+^*rw  
} ; >wz& {9ni  
G%{J.J41F  
 |,*N>e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u^DfRd&P0  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment LUGyc( h  
hk =nXv2M  
D# ZzhHHP  
{:U zW\5l)  
  class holder O)y|G%O  
  { J<g$hk  
public : k8 !|WqfP  
template < typename T > #wXq'yi  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const woCmpCN*I  
  { E+LAE/v@  
  return assignment < T > (t); \qx$h!<  
} kvWP[! j?)  
} ; D=hy[sDBw  
Y$3 &?LA  
r5U[jwP  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: .<0|V  
|'$E -[  
  static holder _1; v6Vieo=  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 J!O{.v  
]ow$VF{y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gwyjie9t  
而不用手动写一个函数对象。 [D !-~]5  
KIyhvY~  
Gk<M@d^hQ  
h^yLmRL  
四. 问题分析 =Q\z*.5j.  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 Rra3)i`*  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 =L,s6J8_'  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 i2. +E&3v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 %gK@ R3p  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 c1!0Z28  
}I3 ZNd   
五. 问题1:一致性 *C/bf)w  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| ,t"?~Hl".  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 =<,>dBs}\  
d']CBoK  
struct holder <>=A6  
  { }e/#dMEi  
  // %sd1`1In  
  template < typename T > N_ 3$B=  
T &   operator ()( const T & r) const mGss9eZa  
  { Ri[ v(Zf  
  return (T & )r; 'o D31\@I  
} Mnj\t3:  
} ; 9|kc$+(+6  
L#t^:%   
这样的话assignment也必须相应改动: 0:NCIsIm<  
RKIBFP8.  
template < typename Left, typename Right > U/hf?T;  
class assignment ~.FeLWP  
  { "H{Et b/  
Left l; 9T`$gAI  
Right r; 9'1XZpM1  
public : U +c ?x2\  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} |6]2XW  
template < typename T2 > bl8zcpdL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } z|KQiLza  
} ; T\ixS-%^  
XH^X4W  
同时,holder的operator=也需要改动: 47S1mxur  
EC`!&Yp+  
template < typename T > r;>2L'  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const xIOYwVC  
  { rM?O2n  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :6}Zo  
} 9'$\GN{0  
0m3:!#\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 mP!=&u fcU  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 LS"_-4I}  
s5`CV$bz  
return l(rhs) = r; !hMD>B2Z  
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。 prIPPeMdz  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: a ~  
!?AgAsSmc  
template < typename Tp > V-1H(wRu  
class constant_t 5|nT5oS  
  { 4q9+a7@  
  const Tp t; %-lilo   
public : c0 I;8z`b  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %S`ygc}|  
template < typename T > e8Ul^]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U z*7J  
  { 0|Rt[qwKb@  
  return t; EgE% NY~  
} I{/}pr>  
} ; !6` pq  
n]%T>\gw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4Nb&(p  
下面就可以修改holder的operator=了 "YC5viX  
9$ VudE>;  
template < typename T > 8;%F-?  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1<9=J`(H  
  { b0(bL_,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); sKg IKYG}T  
} Oax6_kmOj  
pr=f6~Z-y  
同时也要修改assignment的operator() A$JL"~R  
.RazjXAY  
template < typename T2 > iBqxz:PHN(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c"wk_ #  
现在代码看起来就很一致了。 rtjUHhF  
0: 1[F!]'b  
六. 问题2:链式操作 S17iYjy#8T  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E;o "^[we  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ;bYpMcH  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hL?"!  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 q PveG1+25  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Qhc>,v)  
&06pUp iS  
template < typename T > G5oBe6\C  
struct result_1 &UFj U%Z%  
  { 3+<f7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; s ahXPl%;U  
} ; Ye=c;0V(w  
JEL.*[/  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: >s%&t[r6  
6_=t~9sY  
template < typename T > B4#XQ-  
struct   ref J<9;Ix8R  
  { ov 'g'1}  
typedef T & reference; >h Rq  
} ; t}Q PPp y  
template < typename T > (drDC1\  
struct   ref < T &> WC7ltw2  
  { MnPk+eNJm  
typedef T & reference; yq=rv$.s  
} ; |34M.YjA  
-"CXBKHb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: V [#$Sz[G  
=C(((T.  
template < typename T > ;irAq|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ?qmJJ5Gn  
  { Hob n{E  
  return l(t) = r(t); :z^,>So:  
} 1sIPhOIys  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 8XG|K`'u  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 k .#I ;7  
j /)A<j$  
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 oc>N| ww:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: FoW|BGA~  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 >(\Z-I&YQ  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '89nyx&W  
最后的布局是: .At^b4#(  
                Add qa>H@`P  
              /   \ <hBd #J  
            Divide   5 dcH@$D@~S  
            /   \ ^Z>Nbzr{  
          _1     3 {3qlx1w  
似乎一切都解决了?不。 &~&oB;uR  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 cna/?V  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 8#ZF<B Y  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: `gX$N1(  
nrM_ay  
template < typename Right > PLueH/gC.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const i `7(5L~`  
Right & rt) const v\G+t2{  
  { -%ftPfm  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); F T$x#>  
} 0x2[*pJ|IW  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 <i ";5+  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 DEQ7u`6  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *%n(t+'q  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 5_+pgJL  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 s(8e)0Tl  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? W690N&Wz  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: K# kMz#B+i  
.H}#,pQ}l  
template < class Action > .!)i    
class picker : public Action a^7HI,  
  {  uWkn}P  
public : *q*$%H  
picker( const Action & act) : Action(act) {} eE5j6`5i  
  // all the operator overloaded h1+y.4  
} ; ,DD}o  
m9mkZ:r(kV  
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。 sI5S)^'IQ  
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: 2v`Q;%7O  
 s-Qq#T  
template < typename Right > kL e{3>}j  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 6^sH3=#  
  { xs^wRE_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <"@5. f1"Y  
} G<>h>c1>z  
6$&%z Eh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > -u^f;4|u  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 Y-.aSc53  
H+5S )r  
template < typename T >   struct picker_maker 4O7 {a  
  { \ch4c9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [{.9#cQ "  
} ; f>[{1M]n\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > }t0JI3  
  { ddwokXx (  
typedef picker < T > result; B) BR y%  
} ; |e91KmiqJ  
jGEmf<q&u  
下面总的结构就有了: |F49<7XB[~  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 fS]Z`U"  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 l9naqb:iP  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 M:t"is  
至此链式操作完美实现。 er.;qV'Wz6  
Q#lFt,.y  
Huc|HL#C  
七. 问题3 MogIQ  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 KtcuGI/A  
@}io K=A  
template < typename T1, typename T2 > b!T-{Ns6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &*; Z(ul&9  
  { S{nBQB<  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Qov*xRO6  
} 4k)0OQeW6  
l{Xy %8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: g(l:>=g]?  
;~Gez;AhK  
template < typename T1, typename T2 > T\ [CQO  
struct result_2 gR${S|Z#u4  
  { AWDy_11Nm  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  @7J;}9E  
} ; yL_ \&v  
^+}~"nvD  
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? x$) E^|A+  
这个差事就留给了holder自己。 +&[X7r<  
    LY2QKjgP  
[6CWgQ%Ue  
template < int Order > lz4M)pL^  
class holder; #ds@!u+&  
template <> 7 b 8pWM  
class holder < 1 > M%2w[<-8c  
  { co*XW  
public : gp-rTdN  
template < typename T > }1|FES  
  struct result_1 W#foVAi .  
  { \{54mM~  
  typedef T & result; u@T,8  
} ; EMf"rGXu(  
template < typename T1, typename T2 > 22Oe~W;  
  struct result_2 >NZJ-:t  
  { nTHCb>,vM  
  typedef T1 & result; LZ8xh  
} ; YJ>P+e\o9  
template < typename T > %[OZ;q& X  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8u"HW~~=  
  { PoZxT-U  
  return (T & )r; FSb4RuD9  
} 6SEq 2   
template < typename T1, typename T2 > $1n\jN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $*C'{&2  
  { yc0_ 7Im?  
  return (T1 & )r1; WQv`%%G2>  
} rSKZc`<^  
} ; Muok">#3.  
-o+; e3#  
template <> v\R-G  
class holder < 2 > f`-UC_(;  
  { |3Bms d/3  
public : ZdlQ}l#F  
template < typename T > C;m*0#9D  
  struct result_1 ]~9YRVeC  
  { is`~C  
  typedef T & result; \vgM`32<  
} ; [E0.4FLT!  
template < typename T1, typename T2 > R0T{9,;[`  
  struct result_2 fz<GPw  
  { @"n]v)[4  
  typedef T2 & result; Svm'ds7>  
} ; L/)Q1Mm  
template < typename T > {YEGy  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const \Z_29L w=  
  { 3ZhuC".c  
  return (T & )r; I~ e,']  
} b5W(}ka+  
template < typename T1, typename T2 > X{P=2h#g  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const } ^WmCX2a  
  { j"n"=rTTQ  
  return (T2 & )r2; {Z#=ppvs  
} $j"BHpN  
} ; \I7,1I  
FvDi4[F#  
Amv:dh  
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> >。 =gHUY&sPu8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `It3X.^}  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: $t.M `:G  
Zo@  
return l(i, j) = r(i, j); N]&:xd5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `{xKU8j^  
j>Cp4  
  return ( int & )i; N ZZc[P  
  return ( int & )j; !mK}Rim~  
最后执行i = j; y0,>_MS  
可见,参数被正确的选择了。 MbXtmQ%C8  
sZ#U{LI  
Dq`$3ZeA  
y':65NMda  
B[fbPrM  
八. 中期总结 , nW)A/?}  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: w-LaSJ(T  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 CM;B{*En  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ) h=[7}|  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cnj32H^+  
%nyZ=&u  
u|75r%p>  
t"X^|!hKIF  
0}WDB_L  
7|(o=+Bt  
九. 简化 fzzk#jU  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 13f 'zx(AO  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 h/..cVD,K  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: LQJC]*b1  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 f*Yr*yC  
  +-*/&|^等 !&R|P|7qN}  
2. 返回引用。 UL`% Xx  
  =,各种复合赋值等 h}=  
3. 返回固定类型。 VCa`|S?2  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) YD] :3!MI  
4. 原样返回。 +$#ytvDy  
  operator, "-g5$v$de  
5. 返回解引用的类型。 ?7TuE!!M  
  operator*(单目) bkiMF$K,K  
6. 返回地址。 QUWx\hqE  
  operator&(单目) {gI%-  
7. 下表访问返回类型。 $j/#IzD1D  
  operator[] ]:~z#k|2@6  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 drS>~lSxB  
  operator<<和operator>> 'k/:3?R  
*&~ '  
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。 ex8}./mjJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: r)oR `\7  
 BF /4  
template < typename Left > -V=,x3Zew  
struct value_return r}-vOPn`E  
  { smHQ'4x9  
template < typename T > p:3 V-$4X  
  struct result_1 4VHX4A}CgA  
  { b?k6-r$j  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; iVA=D&eZ  
} ; +<fT\Oq#  
 J9lG0  
template < typename T1, typename T2 > 15R:m:T  
  struct result_2 [FeN(8hGS  
  { *|6*jU  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; x$.0 :jP/s  
} ; oW3Uyj  
} ; S0?e/VWy  
\ \gAa-}:  
-d^c!Iu|  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait p$a+?5'Q  
|N:kf&]b  
下面我们来剥离functor中的operator() )p[Qj58  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?~ /_&=NSx  
{0 L)B{|  
return l(t) op r(t) N'YQ6U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `: 9n ]xP  
return op l(t) Dp^6|T*HU  
return op l(t1, t2) "s7}eWM*a  
return l(t) op w exa\o  
return l(t1, t2) op LknV47vd  
return l(t)[r(t)] eOJ_L]y-  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `bW0Va N  
/@0  
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: <"nF`'olV  
单目: return f(l(t), r(t)); (>`S{L C>s  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lhB;jE  
双目: return f(l(t)); + De-U.  
return f(l(t1, t2)); 1l\. >H\E  
下面就是f的实现,以operator/为例 F **/T  
P7*?E*   
struct meta_divide c!]yT0v&s  
  { M>u84|`  
template < typename T1, typename T2 > 1HUe8m[#3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B*n_ VBd  
  { L\\'n )  
  return t1 / t2;  ja^  
} 6<No_x |_  
} ; 5E}!TL$  
PKYm{wO-  
这个工作可以让宏来做: U%KsD 4B  
fDwqu.K  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ YZz8xtM<2  
template < typename T1, typename T2 > \ !jRs5{n^Ol  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [>|6qY$D  
以后可以直接用 :+%Yul  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XF?"G<2  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Y.E]U!i*  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。)  4q\gFFV4  
7A{,)Y/w ^  
Y/qs\c+  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 \{ff7_mLo  
CykvTV Q  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > T*](oA@  
class unary_op : public Rettype 7mnZ,gpb  
  { #ib?6=sPC  
    Left l; S(G&{KG  
public : 2cko GafG{  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x{1S!A^  
tW%!|T5/  
template < typename T > Os1=V  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %QQJSake|  
      { Z%QU5.  
      return FuncType::execute(l(t)); E|x t\ *  
    } )No>Q :t  
{emym$we  
    template < typename T1, typename T2 > x, #?  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -S 0dr8E  
      { z W*Z  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ,b74 m  
    } YeB)]$'?u`  
} ; ,9~qLQ0O  
8!qzG4F/  
!uAqY\Is  
同样还可以申明一个binary_op nI,-ftMD-|  
W&e}*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > dQ_yb+<  
class binary_op : public Rettype <+AvbqDe  
  { %h& F  
    Left l; #%.fsJNA$  
Right r; 4td9=dNA+l  
public : ~U1M -<IX  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} fPab%>/T{  
yX CJ?  
template < typename T > 8-FW'bA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Vs, &  
      { Ev,b5KelD  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5KL??ao-  
    } 7rIEpN>*  
. r \g]  
    template < typename T1, typename T2 > C@rIyBj1g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;bkvdn}  
      { 0"koZd,c  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); InB'Ag"  
    } $TFWum9wO  
} ; =S|dzgS/  
l *+9R  
Jv59zI  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3EA`]&d>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 uex([;y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .CEl{fofj  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 k .W1bF9n6  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! II{"6YI>  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 x k&# fW^r  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Rz=wInFs  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) ilkN3J  
下面是修改过的unary_op ^) 5*?8#  
dd!Q[]$ }  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > /`b`ai8`8  
class unary_op m-HBoN  
  { 7X/KQ97  
Left l; ZW`wA2R0   
  m&k l_f7  
public : `tJ"wpCf6  
husk\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} q82yh&  
H1hADn  
template < typename T > Z1R{'@Y0Z  
  struct result_1 =90)=Pxd  
  { M Jtn)gXb  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 2\9OT>  
} ; KvtJ tql;  
'?qI_LP?  
template < typename T1, typename T2 > i`7:^v;  
  struct result_2 7>xfQ  
  { }/M`G]wT#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?Y_!Fr3V  
} ; lh*!f$2 ~  
"1ov<  
template < typename T1, typename T2 > c>L#(D\\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ^d!I{ y#  
  { #oxP,LR  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); l#rr--];  
} Fqg*H1I[  
(?#"S67  
template < typename T > N.q0D5 :  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k1Sr7|  
  { {i/7Nx  
  return OpClass::execute(lt(t)); UiH5iZ<r;  
} VVHL@  
s+6tdBvzs  
} ; 4x?4[J~u[  
->5[C0: ]  
f- ~]  
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 k5eTfaxl  
好啦,现在才真正完美了。 TJz} 8-#t  
现在在picker里面就可以这么添加了: VMJK9|JC[  
c[;=7-+  
template < typename Right > (n4Uc308  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const xOdL ct  
  { -\V;Gw8mD  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Zxn>]Z_  
} |]tsf /SA  
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。 z9ZS& =>  
t9[%o=N~lD  
\_AoG8B  
DUyUA'*4n|  
gwN y]!  
十. bind X{;5jnpG  
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。 CzG/=#IU  
先来分析一下一段例子 !s47A"O&B  
6yhRcvJ}  
`{'h+v`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *2r(!fJP=^  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 tS6r4d%~=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 aIklAj)=  
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。 Rj~y#m  
我们来写个简单的。 jP"yG#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Zl{ DqC^  
对于函数对象类的版本: t[X,m]SX  
Sbjc8V ut  
template < typename Func > PAs.T4Av^  
struct functor_trait R6qC0@*  
  { BaOPtBYA:  
typedef typename Func::result_type result_type; 1JF>0ijU@  
} ; s Vg89I&  
对于无参数函数的版本: SaiYdJ  
s^ K:cz  
template < typename Ret > J9XV:)Yv#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c}D>.x|]  
  { z-;yDB:~t  
typedef Ret result_type; 1L<X+,]@  
} ; G33'Cgo:,  
对于单参数函数的版本: !E_RD,_  
gbN@EJ  
template < typename Ret, typename V1 > % e1`wMa  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > SOQR(UT  
  { ;N!W|G  
typedef Ret result_type; ki9vJ<  
} ; NA9ss  
对于双参数函数的版本: jn#Ok@tZ  
n /Dk~Q)  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `g:bvIV5x>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 8|-064i>  
  { 95 oh}c  
typedef Ret result_type; d6{0[T^L  
} ; w"A%@<V3Ec  
等等。。。 `(pe#Xxn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy H?)?(t7@  
4zx_L8#Z  
template < typename Func > 8AIAv_ g  
struct func_return .:2=VLujU  
  { JbW!V Y  
template < typename T > Gkz~x Qy1T  
  struct result_1 x<h-F  
  { O%rt7qV"g2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tg/r V5@ka  
} ; J_>nn  
5MS5 Q]/  
template < typename T1, typename T2 > {y==8fCJ  
  struct result_2 _`q ei0  
  { Fn*)!,)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PZSi}j/  
} ; 5vjtF4}7!  
} ; xZp`Ke!  
#(d /A<  
j8{,u6w)-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 CO.e.:h  
F+::UWKA  
template < typename Func, typename aPicker > E/uKzzD9  
class binder_1 F=8gtk|U  
  { +@#k<.yqn  
Func fn; Mgc|>#=  
aPicker pk; :y(HOUB  
public :  iT&Y9  
P>;uS  
template < typename T > 4dUr8]BkG  
  struct result_1 J5*(PxDF  
  { Xsv^GmP+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; =YeI,KbA)  
} ; `#>JRQ=  
a OTrng  
template < typename T1, typename T2 > $Qq5Fx9kU  
  struct result_2 \C;F5AO  
  { ]6TX)1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; J)a^3>  
} ; /_CSRi&  
7s.vJdA]6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =%$BFg1a(  
\z)` pno  
template < typename T > +*P;Vb6D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]^?V8*zL]  
  { b1frAA  
  return fn(pk(t)); ^+q4*X6VB  
} Z<n%~z^  
template < typename T1, typename T2 > p_Y U!j_VE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u4;#~##  
  { {_1zIt|  
  return fn(pk(t1, t2)); (S#nA:E  
} 7T-}oNaJA\  
} ; Wf!<Qot|R#  
d@,3P)?  
&P3ep[]j  
一目了然不是么? _!C'oG6s?  
最后实现bind Zlf) dDn  
LFV',1+  
6qp' _?  
template < typename Func, typename aPicker > NlV,] $L1T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) F~${L+^  
  { \)m V2r!%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $09PZBF,i  
} #ysSfM6  
/\|AHM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 e x`mu E  
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。 ECEDNib  
u[ 2B0a  
十一. phoenix `#w`-  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: g$$j:U*-  
!BikqTM  
for_each(v.begin(), v.end(), b<?A  
( ? {vY3~  
do_ VN!+r7w'  
[ 1 !`B8y)  
  cout << _1 <<   " , " 4Hcds9y9  
] mzh7E[S_,i  
.while_( -- _1), Wo8.tu-2  
cout << var( " \n " ) z'd*z[L~  
) NamO5(1C  
); !JC!GS"M5  
A%dI8Z,  
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: Th[Gu8b3  
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 ;H:+w\?8f$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "I`g(q#Uo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wUBug  
HtbN7V/  
<764|q  
template < typename Cond, typename Actor > yM-3nwk  
class do_while e#j kp'  
  { FfR%@ V'  
Cond cd; H`028^CH$  
Actor act; )>~d`_$dt  
public : U>jLh57  
template < typename T > \ :D'u<8E  
  struct result_1 S&`iEwG  
  { 1#2B1&  
  typedef int result_type; M~k2Y$}R  
} ; 4ZN&Yf`  
H(k-jAO,  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} bEc @"^)  
r%DaBx!x8  
template < typename T > cf ~TVa)M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =ijVT_|u0  
  { )RE~=*?d  
  do o(_~ st<  
    { )zoO#tX  
  act(t); Xs7xZ$  
  } l9up?opq  
  while (cd(t)); .8K ~ h  
  return   0 ; ~\~K ,v  
} mrvPzoF,]  
} ; iYHC a }  
F;@A2WD  
6V@?/B  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). uEPdL':}2  
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。 z'+k]N9Q^  
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。 eED@Z/~6  
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。 !c3li .  
下面就是产生这个functor的类: ELWm>'Q#9  
ij/5m-{6)  
P:8P>#L  
template < typename Actor > HD& Ag  
class do_while_actor 4`mF6%UC  
  { onOvE Y|R  
Actor act; +GqV9x 8  
public : $NG|z0  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tf+5@Zf]4  
+W-,74A  
template < typename Cond > ?6[X=GeUs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [C TR8  
} ; KKLW-V\6K  
.oR_r1\y  
`LID*uD;_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R?K[O   
最后,是那个do_ LG qg0 (  
Mkc|uiT   
9/nS?>11  
class do_while_invoker 6q!smM  
  { R:LT hFx  
public : ~wdKO7fs  
template < typename Actor > ?{Gf'Y}y&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const H#+?)<UQ  
  { (i*;V0  
  return do_while_actor < Actor > (act); c 8 xZT  
} $_P*Bk)  
} do_; pd1V8PZSG  
#g6*s+Gm  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? VP<_~OLc  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 }N6r/ VtOQ  
最后来说说怎么处理break和continue d^Jf(NE0Yo  
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。 Xw2tCRzD  
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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