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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M&zB&Ia"'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 _j$V[=kdM/  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, jMWTNZ  
fm^tU0DY  
 svo%NQ  
G|?V}pZ  
  class filler aG"  
  { o}36bi{  
public : (q 7;/n  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mFpj@=^_G  
} ; Yo5ged]i  
8f?o?c|  
~Gg19x.#uW  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: z xv y&  
k?pNmKVJM  
"}uu-5]3  
T?n[1%K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); P'5Lu  
C>l (4*S  
]w)uo4<^J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 M(^IRI-  
qsN}KgTjg  
-uAGG?ZER  
|%Y=]@f  
二. 战前分析 >hnhV6ss  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 }&ew}'*9)  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 qqYQ/4Ajw  
dZ,7q_r,~  
tr 8Q{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); bnp:J|(ld  
  /* --------------------------------------------- */ C`oB [  
vector < int *> vp( 10 ); }D~m%%,  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &@&^k$du8q  
/* --------------------------------------------- */ ='/#G0W  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); }q/[\3  
/* --------------------------------------------- */ &6Wim<*  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); jN+2+P%OL  
  /* --------------------------------------------- */ 2zjY|g/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \<=.J`o{  
/* --------------------------------------------- */ HRd02tah  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :OaGdL   
v<} $d.&*  
&M\qVL%w  
Wu?[1L:x  
看了之后,我们可以思考一些问题: h=cA]^:=  
1._1, _2是什么? a'G[ !"  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [/cJc%{N  
2._1 = 1是在做什么? d/?0xLW  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K!88 Nox(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 WdrMp  
B8-Y)u1G  
MIv,$  
三. 动工 2IDn4<`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 6`'KM/   
kdm@1x  
7sJGB^vM  
n{F&GE="  
template < typename T > 4,6?sTuX  
class assignment xO 1uHaL  
  { Ac,bf 8C  
T value; PPtJ/ }\  
public : XOY\NMo  
assignment( const T & v) : value(v) {} m`3gNox  
template < typename T2 > VS<w:{*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } QRY7ck:N  
} ; `MMZR=LA  
<daBP[  
sr.!EQ]  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Eid~4a  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B{_-k  
A%#."2vq~  
h3-dJgb  
s[/)v:  
  class holder w >#.id[k  
  { zU>bT20x/  
public : 8x6{[Tx   
template < typename T > Z@>WUw@ F  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +3;[1dpgf  
  { <d hBO  
  return assignment < T > (t); `XwKCI  
} +?[iB"F  
} ; 5NYYrA8,^  
cA B^]j  
ZP7wS  
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: 9O#?r82  
Ru`7Xd.  
  static holder _1; oO,"B8a  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 w 259':  
1A 9Gf  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $QuSmA<4lS  
而不用手动写一个函数对象。 ;ZLfb n3\  
Js8d{\0\  
IQ}YF]I;  
F|W(_llfM  
四. 问题分析 /SYzo4(  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 A v%'#1w<"  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 h|&qWv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 so\8.(7n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 xHdv?69,  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 N%+C5e<  
{nmBIk2v  
五. 问题1:一致性 [ U?a %$G>  
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?| Ja6PX P]'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 qeZ*!H6-  
u'EzYJ7  
struct holder ~bk+JK- >  
  { W(UrG]J*l  
  // #_OrS/H  
  template < typename T > lw 9 rf4RF  
T &   operator ()( const T & r) const <DM:YWNa  
  { i/WiSwh:  
  return (T & )r; 8Ow0A  
} XB-l[4?  
} ; _:,U$W  
H;eOrX {GT  
这样的话assignment也必须相应改动: f0lK ,U@P  
ns[Q %_  
template < typename Left, typename Right > W_N!f=HW  
class assignment 4wQ>HrS)(  
  { Gj([S17\0:  
Left l; CpF&Vy K  
Right r; S~LT Lv:>  
public : o5eFLJ6  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Nl`8Kcv  
template < typename T2 > E; Z1HF R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ['n;e:*  
} ; T8rf+B/.L  
g{06d~Y  
同时,holder的operator=也需要改动: cH%#qE3  
b:}+l;e5 2  
template < typename T > WKPuIE:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const c 7uryL  
  { Syj7K*,%bZ  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?rgk  
} m2$Qp{C6H  
WH^r M`9  
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。 R+O[,UM^I~  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 L>EC^2\  
j8ebVq  
return l(rhs) = r; u ?n{r  
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。 [3QKBV1\  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: w_!]_6%{b  
Hh1OD?N)  
template < typename Tp > [m 3k_;[  
class constant_t p#95Q  
  { 6+[7UH~pm^  
  const Tp t; f}>S"fFI  
public : hd}"%9p  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OjiQBsgnj  
template < typename T > \!4sd2Yi  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const %v(\;&@  
  { (7g1eEK%  
  return t; _=eeZ4f  
} G}b LWA  
} ; J<{@D9r9<~  
M _z-~G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `o~9a N  
下面就可以修改holder的operator=了 m mj6YQ0a  
ES#K'Lf  
template < typename T > }TCOm_Y/qL  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E|Lv_4lb=  
  { %r*zd0*<n1  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~^Y(f'{  
} |H4/a;]~  
$fE$j {  
同时也要修改assignment的operator() E}$K&<J'-  
qeyBZ8BG  
template < typename T2 > 3Yd)Fm  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  ? h$>7|  
现在代码看起来就很一致了。 7QlA/iKqK  
5!PU+9Kh  
六. 问题2:链式操作 m{bw(+r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 +FoR;v)z=F  
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。 t3 q0|S  
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。 ci^+T *  
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。 !.'@3-w]  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &r;4$7  
WlnI`!)d  
template < typename T > *zy0,{bl  
struct result_1 dB`YvKr#  
  { P==rY5+s`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; gn? ~y`  
} ; UEJX0=  
}>w;(R  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 'lU9*e9  
@,-xaZ[  
template < typename T > !=.5$/  
struct   ref k.DDfuKN  
  { uSs~P%@6|  
typedef T & reference; GJA3  
} ; ,OLN%2Sq  
template < typename T > ^AUmIyf_  
struct   ref < T &> [Uezi1I  
  { pt;kN&A^  
typedef T & reference; Ve&(izIh  
} ; @^vVou_  
g|PVOY+|^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nJYcC"f  
RkN a;j)t  
template < typename T > ]OoqU-q  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _AQ :<0/#  
  { :CN,I!:  
  return l(t) = r(t); hIw<gb4J%  
} qPpC)6-Q  
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。 j0k"iv  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 >Z?3dM~[  
AO9F.A<T5  
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 X.,1SYG[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L!-@dz  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 4b8!LzKS  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ,2)LH 'Xx  
最后的布局是: EM*YN=So  
                Add Ftm%@S?  
              /   \ YXJjqH3  
            Divide   5 ' hL\xf{  
            /   \ P'Jw:)k(  
          _1     3 .3,s4\.kT  
似乎一切都解决了?不。 JQ%`]=n(/  
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。 iuq-M?1  
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。 Od'!v&  
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: ?0+D1w  
er}/~@JJ  
template < typename Right > 1dOVH7  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 4ow)vS(  
Right & rt) const <Ja>  
  { ,k/*f+t  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); p~28?lYv  
} xX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =%|S$J  
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。 5-}4jwk  
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。 Bya!pzbpr  
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。 VuFH >8n  
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。 e.i5j^5u  
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? UR?[ba_h   
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: iwL\Ha  
a[)in ,3  
template < class Action > 'u$$scGt  
class picker : public Action l?B\TA^  
  { lC.Yu$O5  
public : @Q3aJ98)2  
picker( const Action & act) : Action(act) {} g^1M]1.f  
  // all the operator overloaded j ij:}.d6  
} ; jR\T\r4  
k:<yy^g$X  
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。 "-vm=d~\  
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: ?T70C9  
y1/$dn  
template < typename Right > lx~!FLn  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ud:v3"1  
  { rU5gQq;  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (M6B$:  
} vI#\ Qe  
#OH-LWZh  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > D2~e@J(K  
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。 Z*nC ;5Kd  
_I~W!8&w>  
template < typename T >   struct picker_maker CO1D.5  
  { 1A">tgA1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; @Wy>4B^  
} ; T?)?"b\qz  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '>Y"s|  
  { vj^vzFbK  
typedef picker < T > result; ;&P%A<[`  
} ; Uw5z]Jck  
gec<5Ewg  
下面总的结构就有了: zMKW@  
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。 ju(&v*KA  
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。 p}!rPd*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Dq Kk9s;6_  
至此链式操作完美实现。 f5Zx:g  
z![RC59 S  
BM1uZJ0  
七. 问题3 "Sc_E}q |e  
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。 Ta%{Wa\U9z  
uE-~7Q(@  
template < typename T1, typename T2 > J-A CV(z=q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Tl%#N"  
  { 'i{kuTv  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); _UYt  
} |SZRO,7x  
+o!".Hp  
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: W sQo+Ua  
7Xm pq&g  
template < typename T1, typename T2 > U/m6% )Yx(  
struct result_2 ;c_X ^"d  
  { 0CQ\e1S,#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ! 9k)hP  
} ; ]&qujH^Dd*  
2r"-X  
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? r@H<@Vuc  
这个差事就留给了holder自己。 ITRv^IlF  
    iQZgs@  
m]+g[L?-  
template < int Order > Xp{+){Iu  
class holder; ,Zb]3  
template <> *;(LKRV  
class holder < 1 > sYiegX`1c  
  { }?^5\otu  
public : R>To L  
template < typename T > jtV{Lf3<  
  struct result_1 j>+x|!k  
  { +T+f``RcK  
  typedef T & result; =E8lpN'  
} ; pN&5vu30  
template < typename T1, typename T2 > Ix^xL+Tm  
  struct result_2 "?EA G  
  { Mje6Q  
  typedef T1 & result; d3+pS\&IX?  
} ; xpKD 'O=T  
template < typename T > lq}=&)%C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <K%qaf  
  { vX]\Jqy  
  return (T & )r; 5v=%pQbY  
} &eG,CIT  
template < typename T1, typename T2 > > F&Wuf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const AiykIER/  
  { ny| ni\6  
  return (T1 & )r1; 5*{U!${a  
} YW}q@AY7  
} ; (!&cfabL  
_y#t[|}w  
template <> fKf5i@CvB@  
class holder < 2 >  Y5 $5qQ  
  { b!J21cg<L  
public : j#"?Oe{_1  
template < typename T > t(-noy)  
  struct result_1 GN /]^{D  
  { PCH&eTKN  
  typedef T & result; ~&[Wqn@MZ  
} ; n|Iy  
template < typename T1, typename T2 > 3<1Uq3Pa  
  struct result_2 w-2p'u['Z  
  { ns9iTU)  
  typedef T2 & result; v9( ->X'  
} ; Qa~o'  
template < typename T > E'?yI' ~=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t?L;k+sMM  
  { 9w^1/t&=04  
  return (T & )r; M2(+}gv;7p  
} $(H%|Oyn  
template < typename T1, typename T2 > }+h/2D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ^I@1y}xi  
  { ZWQrG'$?o8  
  return (T2 & )r2; k]!Fh^O~,  
} r9sW:cM:e  
} ; hW$B;  
V~tq _  
1hw1AJ}(F  
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> >。 aB;syl{  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Q>] iRx>MZ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: ^&MMtWR  
 $J>GCY  
return l(i, j) = r(i, j); acz8 H 0cS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) o;.PZi2k  
d>*?C!xE  
  return ( int & )i; dFFJw[$8w  
  return ( int & )j; nR-`;lrF~  
最后执行i = j; Mdsn"Y V  
可见,参数被正确的选择了。 _nOJ.G  
"G-} wt+P  
1-r# v  
L!Iu\_{q  
eEePK~%c  
八. 中期总结 <RS@,  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: laG@SV  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Z|K+{{C  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 5:6as^i:b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor v*SSc5gFG  
AA"?2dF  
8Eyi`~cAiH  
"5"6mw?  
@r]wZ~@  
x*Y&s<  
九. 简化 zV_U/]y  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 T&c0j(  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 /L\ ]t  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: #;sUAR?]  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (lq7 ct  
  +-*/&|^等 ^AkVmsv;;  
2. 返回引用。 0)`{]&  
  =,各种复合赋值等 "K n JUXpl  
3. 返回固定类型。 HgPRz C  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) kNP.0  
4. 原样返回。 |7XSC,"  
  operator, h@}KBK  
5. 返回解引用的类型。 {"$ Q'T  
  operator*(单目) dqMt6b\}  
6. 返回地址。 yBqv'Y  
  operator&(单目) P,r9  <  
7. 下表访问返回类型。 _-eF &D  
  operator[] SIv8EMGo  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 "jqC3$DKI  
  operator<<和operator>> >Ig%|4Hw  
LW<DhMV  
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。 7 ^7Rk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: g+;)?N*j  
,#3u. =IR[  
template < typename Left > /` 891( f,  
struct value_return 20750G  
  { Oa~|a7`o  
template < typename T > F(c~D0  
  struct result_1 M>W-lp^3  
  { ,3l=44*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Kk#g(YgNz  
} ; ~WXT0-,  
FjF:Eh  
template < typename T1, typename T2 > T\ZWKx*#  
  struct result_2 D%GB2-j R  
  { 3mKmd iD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qD=o;:~Km  
} ; NfvvwG;M  
} ; =67dpQ'y  
|g<1n  
}#}IR5`=E  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait |M]#D0v  
wv0d"PKTS  
下面我们来剥离functor中的operator() SFCKD/8  
首先operator里面的代码全是下面的形式:  $0>>Z  
GWo^hIfJ  
return l(t) op r(t) iJ.P&T9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R|aA6} /I  
return op l(t) [5K& J-W  
return op l(t1, t2) c&r8q]u  
return l(t) op Gh}k9-L  
return l(t1, t2) op mi9BC9W(  
return l(t)[r(t)] 8:^`rw4a0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] gI8r SmH  
GyI(1O AW  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ^DVj_&~  
单目: return f(l(t), r(t)); dYEF,\Z'  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); NX7(;02  
双目: return f(l(t)); Lt ; !q b.  
return f(l(t1, t2)); *lHI\5  
下面就是f的实现,以operator/为例 Q- ( [3%  
xxxM  
struct meta_divide ]-h$CJSY  
  { Vj?{T(K1[  
template < typename T1, typename T2 > "#bL/b'{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) '}\{4Qst  
  { z d 9Gi5&  
  return t1 / t2; *>Sb4:  
} b]S4\BBT  
} ; FlJ(V  
`H+~LVH  
这个工作可以让宏来做: XVwaX2=L  
Y"qKe,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ XrR@cDNx{  
template < typename T1, typename T2 > \ 86Q\G.h7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ;\(Wz5Ok&J  
以后可以直接用 1(!w xJ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) p&1IK8i"  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 v&g(6~b_>  
(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。。。) VsS. \1  
:NB|r  
i! G^=N  
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 (I3:u-A  
V9xZH5T8^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *o]Q<S>lH  
class unary_op : public Rettype (?MRbX]@  
  { &1O[N*$e  
    Left l; jR~2mf!h*e  
public : S"?py=7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} QuFcc}{<]  
'G1~\CT  
template < typename T > 0l#{7^e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L \0nO i  
      { LL,&!KW[S  
      return FuncType::execute(l(t)); s8w7/*<d  
    } > Q1r^  
~F7 +R   
    template < typename T1, typename T2 > y[7*^9J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0gY,[aQ2  
      { b_ 88o-*/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m~s.al(G91  
    } &.k'Dj2hf  
} ; |~mq+:44+  
(WT0 j  
}W&hPC  
同样还可以申明一个binary_op bni :B?#  
u@d`$]/>F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > vUa~PN+Iy  
class binary_op : public Rettype Hbogi1!al|  
  { I!bzvPJ]xc  
    Left l;  _Y@'<S.  
Right r; PAF2=  
public : >L$g ;(g  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} n"B"Aysz  
jJ% *hDZ6t  
template < typename T > f(q^R  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S-[]z*  
      { w <zO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q 4_&C&7  
    } ,ry2J,IT7  
<d$kGCz  
    template < typename T1, typename T2 > KA:>7-  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const MsOO''o  
      { V^Wo%e7#u[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Alh"G6  
    } `X?l`H;#  
} ; %XGwQB$zk8  
IQ$l!)  
Nx4_Oc^hY  
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 2%g)0[1  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 }vBk ,ED  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .Ajs0 T2  
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。 ^T\JFzV  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ikiv+Fq(  
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。。。 k>#,1GbNZy  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ,2u-<8  
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) & i|x2; v  
下面是修改过的unary_op 4)Y=)#=  
W2h^ShG  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > P\bW kp0  
class unary_op <~# ZtD$G  
  { `+]9+:tS  
Left l; !?B9 0(  
  fx|$(D@9  
public : l= 5kd.{  
xy`aR< L  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} C/dqCUX:  
bG nBV7b  
template < typename T > =g' 7 xA  
  struct result_1 Mj5=t:MI  
  { Ni IX^&N1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; m;o \.s  
} ; *=}$@O S  
?bbu^;2*f  
template < typename T1, typename T2 > @;x|+@r  
  struct result_2 ,c_[`q\  
  { &,Dh*)k  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 30]?Jz6m  
} ; @V)k*h3r+  
6TS+z7S81L  
template < typename T1, typename T2 > ew B&PR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %t M]|!yw  
  { H@2JL.(k  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 5o\yhYS:  
} Z QND^a:  
pc}Q_~e  
template < typename T > M=n!tVlCV  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s5FyP "V  
  { Dw    
  return OpClass::execute(lt(t)); M5 ep\^  
} {/12.y=)~  
<jU[&~p  
} ; ch,<4E/c[R  
zllY $V&<!  
l){l*~5zl2  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7~TE=t  
好啦,现在才真正完美了。 t6_6Bl:  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?m#X";^V  
j['Z|Am"l  
template < typename Right > LKY4rY!|@d  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const MdT'xYomzQ  
  { tDFN *#(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =3lUr<Ze  
} ?,NZ /n  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 6d"dJV.\  
KZeRbq2 jJ  
\p1H" A  
20;M-Wx  
DIodQkF  
十. bind iOm1U_S  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 wG2lCv`d  
先来分析一下一段例子 ON _uu]=  
G\tTwX4  
]OZZPo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} "?lirOD  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^Qz8`1`;Z  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 @5Q}o3.zA-  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 i%>]$*  
我们来写个简单的。 /lDW5;d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i>r4Rz!  
对于函数对象类的版本: sxJKu  
w(n&(5FzB<  
template < typename Func > y.5mYQA4=[  
struct functor_trait N!m-gymmF  
  { <=n$oMO  
typedef typename Func::result_type result_type; "t~I;%$[  
} ; h>$,97EU  
对于无参数函数的版本: ' ^gF  
hFuS>Hx  
template < typename Ret > 2#C!40j&\  
struct functor_trait < Ret ( * )() > d6,%P 6  
  { o\h[K<^>)  
typedef Ret result_type; WaF<qhu*  
} ; -vwkvNn8  
对于单参数函数的版本: g1muT.W]S  
r Y|'<$wvg  
template < typename Ret, typename V1 > ?mS798=f  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 4JFi|oK0H  
  { &M=12>ah]  
typedef Ret result_type; fG;)wQJ  
} ; o %A4wEye  
对于双参数函数的版本: lYT}Nc4"="  
CjORL'3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 75wQH*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `rW{zQYM  
  { :+ @-F>Q  
typedef Ret result_type; r0l ud&_9  
} ; b|n%l5 1  
等等。。。 i;*c|ma1>  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 9c8zH{T_{  
*fW&-ic  
template < typename Func > |M  `B  
struct func_return rAIX(2@cR_  
  { 8^&)A b  
template < typename T > lF5;K c  
  struct result_1 B o.x  
  { xT{qeHeZ9,  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; -r]s #$  
} ; << LmO-92  
n_AW0i .  
template < typename T1, typename T2 > Y1+4ppZ  
  struct result_2 ygS*))7 r  
  { $$<9tqA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _A kc7"  
} ; ,ZV<o!\  
} ; _s (0P*  
: RnjcnR  
KMhoG.$Ra  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 QE)I7(  
IJxdbuKg  
template < typename Func, typename aPicker > *pw:oTO  
class binder_1 rI o`n2  
  { HI#}M|4n  
Func fn; 6g29!F`y  
aPicker pk;  Us k@{  
public : q`E6hm  
0aSN 8  
template < typename T > (' /S~  
  struct result_1 djqSW9  
  { c%>t(ce`Tl  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; h eZJ(mR  
} ; KCq qwGM  
,;;M69c[ x  
template < typename T1, typename T2 > 7 ;|jq39  
  struct result_2 N'Ywn}!js  
  { 1Ls@|   
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ly%$>BRU  
} ; g10$pf+L  
<tuh%k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ].pz  
bPC {4l  
template < typename T > ;"!dq)  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ktU98Bk]  
  { Sq/M %z5'  
  return fn(pk(t)); eT[ ,k[#q  
} f?#:@ zcL  
template < typename T1, typename T2 > s#&jE GBug  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kR7IZo" q  
  { x% k4Lm  
  return fn(pk(t1, t2)); Ig"Krz  
} RR{]^g51  
} ; 63UAN0K%  
@]6)j&  
^TVy :5Ag  
一目了然不是么? <5@+:7Dv  
最后实现bind 50rCW)[#  
=bded(3Z  
J [2;&-@  
template < typename Func, typename aPicker > !-2nIY!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) r-^Ju6w{  
  { ggVB8QN{  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ag }hyIl  
} ?qAX *j  
]n${j/x  
2个以上参数的bind可以同理实现。 GuQ3$B3j  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 cInzwdh7  
jMcCu$i7  
十一. phoenix }di)4=U9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v[e$RH  
&sR{3pC}  
for_each(v.begin(), v.end(), 7`6n]4e  
( D2E~ c? V  
do_ D`3}j  
[ vpv PRwJ  
  cout << _1 <<   " , " ;Y?7|G97*S  
] 9Wb9g/L  
.while_( -- _1), R)WvU4+U  
cout << var( " \n " ) Dgj`_yd  
) Y gQ_P4B;  
); dZ9[wkn  
Os*,@N3t  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: yi"V'Us  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor %&c[g O!Za  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 *oY59Yf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: QJTGeJ Y  
NAZxM9  
~/! Zh  
template < typename Cond, typename Actor > wHWd~K_q  
class do_while 6JmS9ho  
  { WfhQi;r  
Cond cd; 0 !E* >  
Actor act; E$ q/4  
public : G<4H~1?P  
template < typename T > r|fJ~0z  
  struct result_1 &w*.S@  ;  
  { Z=z'j8z3  
  typedef int result_type; |08tQ  
} ; QVL92"  
:o*{.  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Fb*^GH)J  
AVOqW0Z+y  
template < typename T > 8 fVI33  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @+syD  
  { j()_ VoB1  
  do M< *5Y43  
    { U.crRrN  
  act(t); _;yp^^S  
  } ~uqJ@#o{  
  while (cd(t)); 8{6KWqG\  
  return   0 ; *P$5k1  
} i'L7t!f}o  
} ;  M)Yu^  
3_J9SwtN  
|5V#&e\ES  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +"?K00*(  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -F4CHpua  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 O#H`/z  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 YCeE?S1gk3  
下面就是产生这个functor的类: ZJP.-`U  
A_{QY&%m  
gA2Il8K  
template < typename Actor > / ]>&OSV  
class do_while_actor hnvn&{|  
  { mz+>rc  
Actor act; xaoaZ3Ko  
public : x|U]x  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ti`z:8n7  
m589C+7  
template < typename Cond > )cUc}Avg}  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; bNFX+GA/  
} ; &Km?(%?  
c<A@Op"A  
\qUmdN{FU  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 6^mO<nB   
最后,是那个do_ HMgZ& v  
Q6MDhv,  
_R8)%<E  
class do_while_invoker 5A7!Xd  
  { |42E'zH&  
public : u&STGc[  
template < typename Actor > ~Msee+ZZ :  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const rP2^D[uM.  
  { 6.EfM^[  
  return do_while_actor < Actor > (act);  >pv~$  
} y:iE'SRRK6  
} do_; VpWax]'  
@-qxNw  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? kzLj1Ix2  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bNevHKS  
最后来说说怎么处理break和continue ^+mSf`5  
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。 Nq9Qsia&  
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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