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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda zVa&4 T-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 PU[<sr#,  
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, fL# r@TB-s  
YQ.ci4.f  
:|$cG~'J  
BU4IN$d0Po  
  class filler "GR*d{  
  { qpMcVJL  
public : "*t0 t  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Mk0x#-F  
} ;  '6})L  
ya{`gjIlW  
]jY^*o[  
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: -8Hc M\b  
5eE\ X /  
o2=):2x r{  
Y9|!= T%  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4'=Q:o*w`  
8zpzVizDG  
>~Xe` }'  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Yku6\/^  
6PYm?i=p?  
-KV,l  
@0s' (  
二. 战前分析 _"Z?O)d*  
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。 6T|Z4f|  
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 *oeXmY  
j}tM0Ug.U  
&A*E)T#>#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :o ~'\:/  
  /* --------------------------------------------- */ +R L@g*`  
vector < int *> vp( 10 ); >{q+MWK  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); oe.Jm#?2.  
/* --------------------------------------------- */ ZG2EOy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2);  ?O+.  
/* --------------------------------------------- */ &6C]| 13;  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); tq~4W% p/  
  /* --------------------------------------------- */ 2J{vfF  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); )c&ya|h  
/* --------------------------------------------- */ }<X*:%#b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); e"wz b< b  
Gp \-AwE  
MZ&.{SY7  
MH#"dGGu  
看了之后,我们可以思考一些问题: 1;1;-4k7I  
1._1, _2是什么? A$N%deb  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 6IV):S~  
2._1 = 1是在做什么? &Z[+V)6,,  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #h^nvRmON  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 (3mL!1\  
p<(a);<L  
@'}2xw[eU  
三. 动工 ]7cciob  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .%{B=_7  
Y,v9o  
S*=^I2;  
LdH1sHy*d`  
template < typename T > 3o[(pfcU  
class assignment eOiH7{OA,  
  { m3Wc};yE*Q  
T value; W{.:Cf9  
public : =DfI^$Lr:  
assignment( const T & v) : value(v) {} zN!yOlp5  
template < typename T2 > rP'%f 6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } HZ%V>88  
} ; wkGr}  
Iy49o!  
i8k} B o  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 fMFkA(Of^  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &"JC8  
yQUrHxm  
jvsSP?]n  
Zs79,*o+0M  
  class holder L=qhb;  
  { 3))CD,|  
public :  mjP  
template < typename T > |Vqm1.1/Zv  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w-ald?`  
  { fcEm :jEZ*  
  return assignment < T > (t); &WBpd}|+Y  
} &! h~UZ  
} ; )L6 it  
 ..E_M$}  
M&V4|D  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: M j[+h|e  
;Us6:}s  
  static holder _1; "lu^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Bo8f52|  
L`K)mCr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0.wF2!V.  
而不用手动写一个函数对象。 #*qV kPX  
6Aqv*<1=62  
-XL? n/M  
SF*mY=1  
四. 问题分析 KTT!P 4  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 BM:p)%Pv#P  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 d*Su c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 /nA>ox78  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 AZhI~QWo  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 { 'A 15  
JUA%l  
五. 问题1:一致性 jZqa+nG51  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 5JVBDA^#om  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 guYP|  
-M6vg4gf  
struct holder Gdb0e]Vt+  
  { 5)S;R,  
  // A\rY~$Vr  
  template < typename T > #aC&!Rei{  
T &   operator ()( const T & r) const iUh7eR9  
  { uKXU.u*C  
  return (T & )r; V.u^;gr3  
}  EH2):  
} ; lshSRir  
!gLJBp  
这样的话assignment也必须相应改动: }0E@eL  
D[@- `F  
template < typename Left, typename Right > =v\}y+ Yh  
class assignment 2& Hl wpx  
  { 6zU0 8z0-  
Left l; rtvLLOIO  
Right r; ~l'[P=R+8  
public : Et*LbU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "7+^`?  
template < typename T2 > 4IfkYM  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } `_Iyr3HAf  
} ; tQ; Fgv8Y!  
M_E$w$l2<  
同时,holder的operator=也需要改动: adoK-bSt  
YGChVROG~  
template < typename T > D&mPYxXL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Fczia0@z  
  { %1;Y`>  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [*) 2Ou  
} 5?>Q[a.Ne  
"N%W5[C{  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 j^ 8Hjg  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 7SkW!5  
N/{=j  
return l(rhs) = r; MJe/ \  
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。 ?cz7s28a  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: rS\mFt X  
8sDw:wTC  
template < typename Tp > :+_H%4+  
class constant_t Z] cFbl\ma  
  { ]OKKR/:  
  const Tp t; b9.7j!W  
public : u8A,f}D 3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 8[^b8^  
template < typename T > E]a,2{&8<  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l3MA&&++KF  
  { DP*V|)  
  return t; 8j&1qJx)  
} U .^%7.  
} ; Q"pZPpl&  
-y&>&D  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 uh)f/)6  
下面就可以修改holder的operator=了 96F+I!qC  
^JIs:\ g<<  
template < typename T >  :5^5l  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const H9VdoxKo  
  { ?5d[BV   
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }/NL"0j+4  
} :8)3t! A  
m7> )p]]  
同时也要修改assignment的operator() 78Zb IL  
"$%&C%t  
template < typename T2 > 6 ;\>,  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } "el3mloR 8  
现在代码看起来就很一致了。 %kBrxf  
v%c--cO(S4  
六. 问题2:链式操作 ]a~gnz&1  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 >]\oVG  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 0R+<^6^l)  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 I%{D5.du  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 bb/A}< zD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct m:;`mBOc3  
k lr1"q7  
template < typename T > ![%:X)?  
struct result_1 G8W^XD  
  { @DR?^ qp  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; It'PWqZtG  
} ; :,^x?'HK  
!Cm9DzG  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: [DSzhi]  
&eg@Z nPn  
template < typename T > ]CnT4[f!  
struct   ref jA%R8hdr_  
  { [py/\zkn  
typedef T & reference; _ =O;Lz$x  
} ; :bp8S@  
template < typename T > bb`DyUy ^+  
struct   ref < T &> QN~9O^  
  { -Ze2]^#dl  
typedef T & reference; -S $Y0FDV  
} ; )Oj%3  
pEGHW;  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ^zS|O]Tx  
N*hx;k9  
template < typename T > cC`PmDGq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const nfr..4,:  
  { 0 s%{m<  
  return l(t) = r(t); 2 mvp|< "  
} }cy<$=c#E_  
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。 M059"X="  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 o:/yme G  
fJG!TQJ[Y  
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 Ria*+.k@"B  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]:]w+N%7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <m?/yRE K2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,?!4P+ob  
最后的布局是: G-T2b,J [  
                Add uchz<z1  
              /   \ X9uYqvP\(  
            Divide   5 :+S~N)0j^  
            /   \ (>x_fDv  
          _1     3 0',-V2  
似乎一切都解决了?不。 0(!=N 1l  
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。 G?{uR6s>#  
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。 I9r> 3?  
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: p8u -3  
|S VL%agZ  
template < typename Right > RT=(vq @  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const L/J)OJe\  
Right & rt) const F1zsGlObu}  
  { e~BUAz  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 =<&9TmE  
} Y)v_O_`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Wp$'#HhB  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 3HmJixy  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 SE!0f&  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *e-+~/9~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 [mI;>q  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? M)CE%/P  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: UzmD2A sO"  
pSJc.j  
template < class Action > S A16Ng  
class picker : public Action uzUZuJ  
  { Jq?"?d|:  
public : 0NG<uZ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 2l!* o7  
  // all the operator overloaded zINziAp{  
} ; !|S{e^WhbU  
0V:PRq;v0  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 zz+[]G+"2m  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: "@)9$-g  
3DO ^vV  
template < typename Right > Bl)DuCV  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const }xM >F%  
  { t1tZ:4  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); o@0p  
} 4ky@rcD1  
CR<Nau>  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _!*??B6u  
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。 n$y)F} .-  
4!KUPgg  
template < typename T >   struct picker_maker qBIKJ  
  { ?KfV>.()  
typedef picker < constant_t < T >   > result; u CNi&.  
} ; v= I 'rx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {m+(j (6-  
  { o=VDO,eS  
typedef picker < T > result; zcNv T  
} ; ta 66AEc9  
PxHH h{y%c  
下面总的结构就有了: WwM/M!98J  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 Ui`Z>,0sFi  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ( AnM _s  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mxV0"$'Fm  
至此链式操作完美实现。 KoNJ;YiKtN  
-NyfW+T={  
g4 |s9RMD  
七. 问题3 JH;\wfr 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。 7 a}qnk %  
DVq 5[ntG  
template < typename T1, typename T2 > .3.oan*i  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2,X~a;+  
  { eD481r  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); L(2KC>GvA  
} 3o=K?eOdg  
pkL&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: Yw\PmRL"p  
>)3[CU,  
template < typename T1, typename T2 > ,1+)qv#|i  
struct result_2 $fwv'  
  { @dzO{)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; AI&Bv  
} ; ED={OZD8  
C&vUZa[p  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? Q,mmHw.`J  
这个差事就留给了holder自己。 }G#TYF}  
    3i'L5f67  
#JH#Qg  
template < int Order > 26,!HmtC  
class holder; CcZ\QOet&C  
template <> OA_Bz"  
class holder < 1 > #;32(II  
  { =hO0 @w  
public : HNRZ59Yyq  
template < typename T > <QyJJQM  
  struct result_1 *c+Kqz-  
  { F`$V H^%V  
  typedef T & result; KU> $=Rd  
} ; <"g ^V  
template < typename T1, typename T2 > ;oQ*gd  
  struct result_2 %!G]H   
  { XJ|CC.]1u  
  typedef T1 & result; ;:[!I]E0  
} ; 2?9SM@nAY  
template < typename T > EVW{!\8[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const $Xf gY1S  
  { 9w Pc03a  
  return (T & )r; B%c):`w8]  
} ;L5'3+U  
template < typename T1, typename T2 > n'yC-;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SJRiMR_F~  
  { f<V#Yc(U }  
  return (T1 & )r1; :1eJc2o  
} 5m`@ 4%)zp  
} ; 8#9 di  
L)5YX-?  
template <> Jbud_.h9  
class holder < 2 > J3oj}M*  
  { DL5`A?/  
public : <wt#m`Za  
template < typename T > #4ZDY,>Xi#  
  struct result_1 t UJ m}+=>  
  { J1^6p*]GX  
  typedef T & result; R)AFaP |  
} ; O3JN?25s  
template < typename T1, typename T2 > SEn-8ZF  
  struct result_2 CF`tNA3fxm  
  { d3fF|Wp1  
  typedef T2 & result; S(^*DV  
} ; 7T]}<aK<c[  
template < typename T > dsKEWZ =  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 3McBTa!  
  { \>8"r,hG|  
  return (T & )r; +1Ha,O k  
} li4rK <O  
template < typename T1, typename T2 > Ng?n}$g*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const EROf%oaz=  
  { T [ `t?,  
  return (T2 & )r2; Q7X6OFl?  
} ? 8g[0/  
} ; 7-"ml\z  
\$o!M1j  
uFM]4v3  
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> >。 uUUj?%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k#8,:B2  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: pm+_s]s,  
(c `t'e  
return l(i, j) = r(i, j); pJC@}z^cw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  PK#; \Zw  
_7(>0GY  
  return ( int & )i; t{\FV@R  
  return ( int & )j; TbqED\5@9w  
最后执行i = j; bDa(@QJ-  
可见,参数被正确的选择了。 #{)=%5=c  
=} Np0UP  
2f8fA'|O  
`B{N3Kxbp  
[HJ^'/bB'  
八. 中期总结 >yC1X|d~t  
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: NJfI9L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 U[/k=}76  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 G3HmLz  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor DBuvbq-  
KJPCO0"  
\$Xo5f<  
12\h| S~  
C0o 0 l>  
<0OZ9?,dm  
九. 简化 >=|Dir  
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。 6Y^UC2TBs  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 }Yt/e-Yg%r  
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: *{t{/^'y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 =v-BzF15  
  +-*/&|^等 m}\G.$h4  
2. 返回引用。 p2N;-  
  =,各种复合赋值等 D[2I_3[wp  
3. 返回固定类型。 6/ir("LK  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A)/ 8FYc  
4. 原样返回。 Az29?|e  
  operator, 5?+ECxPt  
5. 返回解引用的类型。 {VBx;A3*I  
  operator*(单目) !424K-nW  
6. 返回地址。 #9Z\jW6b  
  operator&(单目) 0?} ),8v>  
7. 下表访问返回类型。 -POV#1s  
  operator[] |^K-m42  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 0xbx2jlkY  
  operator<<和operator>> L~_3BX  
gPO,Z  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 R}MdBE  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .4c*  _$  
8W$uw~|dw  
template < typename Left > tMxa:h;/x  
struct value_return ZUJ !  
  { t]|WRQvy8  
template < typename T > |~b.rKQt[  
  struct result_1 1Wd?AyTY,  
  { USLG G}R  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; okfGd= &  
} ; }J27Y ;Zp9  
{ -*+G]  
template < typename T1, typename T2 > :_;9&[H9ha  
  struct result_2 kwRXNE(k]_  
  { tz&'!n}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; h2g|D(u)  
} ; ">vxYi  
} ; !+tz<9BBY  
m\>531&  
j4j %r(  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait w5 nzS)B:u  
MP/6AAt7=|  
下面我们来剥离functor中的operator() CL{R.OA  
首先operator里面的代码全是下面的形式: J-t5kU;L{  
#9aB3C  
return l(t) op r(t) 1&A@Zo5|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) W99MA5P  
return op l(t) 07WZ w1(;  
return op l(t1, t2) a+!#cQl  
return l(t) op x/*ndH  
return l(t1, t2) op 4.)hCb  
return l(t)[r(t)] !=j\pu} Z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] dI'cZt~n  
@/i;/$\  
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: G}1?lO_d`  
单目: return f(l(t), r(t)); hA1\+r  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {2<A\nW  
双目: return f(l(t)); OQ&?^S`8',  
return f(l(t1, t2)); fC>3{@h}*  
下面就是f的实现,以operator/为例 <k)@PAV  
/ /63?s+  
struct meta_divide 1:]iV}OFqR  
  { g_?:G$1H  
template < typename T1, typename T2 > c e`3&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qMT7g LB'1  
  { 9U1cH qV  
  return t1 / t2; E6(OEC%,  
} }t!,{ZryE1  
} ; Lc ,te1  
S-{3'D[Nj  
这个工作可以让宏来做: 2_@vSwC  
!e?;f=1+E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ EsR_J/:Qe  
template < typename T1, typename T2 > \ U 2k^X=yl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; u^H:z0  
以后可以直接用 JBa( O- T  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 1<#J[$V  
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 #~J)?JL  
(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。。。) 4:\1S~WW  
@i`*i@g  
~IvAnwQ'  
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 iHy=92/Ww  
rblEyCR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &6%%_Lw$  
class unary_op : public Rettype 1 FTxbw@  
  { -QR&]U+  
    Left l; X;JptF^  
public : '@1oM1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H\]ZtSw8-  
*B"p:F7J|  
template < typename T > 90OSe{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t,#9i#q#  
      { e(7F| G*  
      return FuncType::execute(l(t)); p%) 1(R8qM  
    } EVc Ees  
fD1J@57  
    template < typename T1, typename T2 > mY9^W2:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t,$4J6  
      { vt0XCUnK  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zbsdK  
    }  y/t{*a  
} ; E!.>*`)?.  
3vx*gfr3  
^CZ!rOSv  
同样还可以申明一个binary_op (jYHaTL6Y'  
S;#S3?G  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ab ?   
class binary_op : public Rettype +92/0  
  { v%O KOrJ  
    Left l; 4DY\QvW5  
Right r; ((i%h^tGa;  
public : +4G]!tV6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8[  
*FoH '\=  
template < typename T > 5B3S]@%  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 @XkO  
      { ! 6yo D  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6gz !K"S  
    } ^_FB .y%  
^|yw)N]Q/  
    template < typename T1, typename T2 > s=0z%~H  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -*8|J;  
      { }Z5f5q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); k<p$BZ  
    } N"d M+  
} ; 0BF'@r";  
bt3v`q+V  
k}T#-Gb  
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 1} 1.5[4d  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 :o$k(X7a  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) eSvS<\p  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 K=|x"6\  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! e1$T%?(&[  
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。。。 E.V#Bk=  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5yPw[ EY  
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) 6Y4sv5G  
下面是修改过的unary_op $10"lM[  
/VFh3n>I2  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > o^P/ -&T  
class unary_op &%M!!28X:  
  { ];& @T\Rj  
Left l; yhzC 9nTH  
  .U.Knn  
public : &''lOS|  
(tQ#('(w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "G. L)oD  
Fc{M N"  
template < typename T > )C^ZzmB  
  struct result_1 ) #G5XS+)  
  { ' S%?&4  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %M"rc4Xd  
} ; V$U#'G>m  
om6'%nXhn  
template < typename T1, typename T2 > A")F7F31c  
  struct result_2 t[HfaW1W  
  { fBtTJ+51}  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !S6zC >  
} ; e}%~S9\UL5  
#{-l(016y  
template < typename T1, typename T2 > * E$&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 38<!Dt+S(,  
  { Q<4Sd:P`"  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^0oOiZs  
} %K0 H?^.  
TmI~P+5w  
template < typename T > \F`%vZrKR  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }HdibCAOf  
  { } a#RX$d&  
  return OpClass::execute(lt(t)); "u#,#z_  
} |~)!8N.{  
sw<GlF"  
} ; {D6lS j  
)"W__U0  
fpd4 v|(  
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 a=m4)tjk  
好啦,现在才真正完美了。 ?T.'  q  
现在在picker里面就可以这么添加了: 62L,/?`B$  
jVA|Vi_2  
template < typename Right >  {yXpBS  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !vd(WKq  
  { B?bdHO:E~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); :SBB3G)|  
} h = <x%sie  
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。 ,x (?7ZW>  
Sfl. &A(  
>;wh0dBe  
o:oQF[TcFO  
jP(|pz  
十. bind  .7GTL  
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。 JDbRv'F:(  
先来分析一下一段例子 P*=M?:Jb,  
fXo$1!  
pi?$h"y7Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} CEQs}bz  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 JU>F&g/|  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ^l;N;5L  
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。 iX]tL:,~i  
我们来写个简单的。 LN=6u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: *;E\,,Io  
对于函数对象类的版本: 8.`*O  
},eV?eGj  
template < typename Func > t,D7X1W  
struct functor_trait f2*e&+LjTP  
  { WdtZ{H  
typedef typename Func::result_type result_type; Y6+/_$N4|  
} ; (FVHtZi7  
对于无参数函数的版本: H\r- ;,&  
@$G{t^&os  
template < typename Ret > Ms>CO7Nvy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3UR'*5|'  
  { -] @cUx  
typedef Ret result_type; q8m[ S4Q]g  
} ; ]LbFh5;s  
对于单参数函数的版本: zG^|W8um_  
b8FSVV 7@  
template < typename Ret, typename V1 > J?R\qEq%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > |3]#SqX  
  { oy[>`qyz  
typedef Ret result_type; 7)-uYi] dA  
} ; wZe>}1t  
对于双参数函数的版本: K;L6<a A#  
!c2<-3e  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > O su 75@3  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Rz03he  
  { Y|X!da/  
typedef Ret result_type; (&o|}"kRq  
} ; Xtk3~@  
等等。。。 h/s8".\  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy td!YwN*  
0bz':M#k &  
template < typename Func > >~}}*yp  
struct func_return u2o196,Ut  
  { TxA%{0  
template < typename T > ;{j@ia  
  struct result_1 RKb{QAK!v  
  { ->9waXRDz)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R+&{lc  
} ; ;owU]Xk%8K  
} q?*13iy(  
template < typename T1, typename T2 > };m.8(}$)  
  struct result_2 q9gk:Jt  
  { 2Q;g|*]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; QHHj.ZY  
} ; 5>\Lk>rI  
} ; !Bu=?gf  
O-uf^ S4  
#&sw%CD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =Sjf-o1V  
-/ YY.F-  
template < typename Func, typename aPicker > werTwe2Q  
class binder_1 E0t%]?1  
  { Hfo/\\  
Func fn; |_\q5?S  
aPicker pk; oAt{ #v  
public : {>h,@  
Dzr(Fb  
template < typename T > f\u5=!kjN  
  struct result_1 MA+{7 [  
  { nd)`G$gL  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; jBr3Ay@<  
} ; .22}= z  
'GF<_3I2l  
template < typename T1, typename T2 > BK 9+fO  
  struct result_2 0f;`Zj0l8  
  { 1 ~s$<  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =`+c}i?  
} ; p?,T%G+gqO  
=<.h.n  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} j"Z9}F@  
'>Uip+'  
template < typename T > Hdda/?{b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S<o\.&J  
  { %df[8eX{  
  return fn(pk(t)); >>.4@  
} k/m-jm_h  
template < typename T1, typename T2 > xX~; /e&,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Gj- *D7X5  
  { |bX{MF  
  return fn(pk(t1, t2)); F3=iyiz6  
} ? oQ_qleuo  
} ; Y;1J` oT  
nV_[40KP_  
^$;5ZkQy  
一目了然不是么? !=p^@N7  
最后实现bind D.,~I^W  
115zvW  
:^J'_  
template < typename Func, typename aPicker > EMw biGV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) fctVJ{?  
  { V_P,~!  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); G|LcTV  
} E>&oe&`o'  
en8l:INX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AkX8v66:  
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。 NGAjajB  
osPrr QoH  
十一. phoenix :rnj>U6<>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: s}Q*zy  
2 X`5YN;  
for_each(v.begin(), v.end(), TIVrbO\!o  
( nA.~}  
do_ %)}y[ (  
[ pVC; ''E  
  cout << _1 <<   " , " OcZ8:`=%  
] de q L  
.while_( -- _1), p77  
cout << var( " \n " ) 8gXf4A(N  
) ~Aoo\fN_U  
); Ji;R{tZ.R  
8+8P{_  
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: D`@*udn=  
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 lk%W2N5  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 /F_(&H!m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: q":0\ar&QT  
} !1pA5x$  
]oE:p  
template < typename Cond, typename Actor > B+n(K+  
class do_while :=2l1Y[-G  
  { .WpvDDUK3  
Cond cd; 11BfJvs:  
Actor act; o WcBQ|   
public : ;0Mg\~T~'  
template < typename T > \"=b8x  
  struct result_1 k-|b{QZ8!;  
  { O_|p{65  
  typedef int result_type; PJ'.s  
} ; 8BggK6X  
dH+oV`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {}  rhO 8v  
{"@E_{\  
template < typename T > +^V%D!.$@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const { GKqOu  
  { rEY5,'?YHv  
  do lPOcX'3\  
    { 2R`/Oox   
  act(t); @ >Ul0&Mf?  
  } zH1:kko  
  while (cd(t)); Q2RO&dL 9  
  return   0 ; vw/X  
} D",~?  
} ; &46 Ro|XE`  
PtT$#>hx]  
)d"s6i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ` EgO&;1D)  
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。 `ILO]+`5  
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。 +i6XCN1=  
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。 &dvL`  
下面就是产生这个functor的类: K0z@gWGE  
W6L}T,epX  
#hP&;HZ2>"  
template < typename Actor > _%6Vcy  
class do_while_actor d ~3G EK  
  { N Uq'96 {Y  
Actor act; XdGA8%^cY  
public : DgRA\[c  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} G8Sx;Xi  
h0n,WU/Kw  
template < typename Cond > )Qixde>]p  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q?2kD"%$  
} ; e= w.7DSE  
TP?HxO_C  
N cnL-k.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ey! {  
最后,是那个do_ Hpq?I-g<^  
d}_%xkC  
nk-V{']  
class do_while_invoker [SA$d`B/  
  { \<4Hp_2?  
public : )R]gJ_ ,c  
template < typename Actor > m9m]q&hx  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $][$ e  
  { QP0[  
  return do_while_actor < Actor > (act); n 2m!a0;  
} {ZrB,yK  
} do_; n> O3p ~  
t}2$no?  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7(< z=F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 84UI)nE:Q  
最后来说说怎么处理break和continue ?~s23%E  
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。 *d;D~"E<@  
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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