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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /V,:gLpQ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 5[0n'uH  
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, wL:3RZB  
8^O|Aa$IF:  
4Y Kb~1qkk  
Gv<K#@9T  
  class filler E0GpoG5C  
  { Pd>hd0!.%  
public : _Ab|<!a/R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} C,Ch6Ph  
} ; A;h~Fx6s  
*dGW=aM#C  
K(hqDif*6  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: R#oXQaBJ  
Nl1&na)K}  
P! :D2zSH_  
^)X^Pcx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); *C$ W^u5h  
Oq[tgmf  
CYz]tv}g:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 9'}m797I'  
q$K^E  
4PNl3N3,n  
xK /NzVt  
二. 战前分析 "S1+mSW>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 18F7;d N8  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 lrK5q  
|Kb-oM&^#  
~/QzL.S;p  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sq*sbdE  
  /* --------------------------------------------- */ kFeuKSa^d  
vector < int *> vp( 10 ); NKO5c?ds  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k5|h8%h8  
/* --------------------------------------------- */ p VLfZ?78  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); )wmXicURC  
/* --------------------------------------------- */ X mLHZ,/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); E: #VS~  
  /* --------------------------------------------- */ 7,Nd[ oL*7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); k{uc%6s  
/* --------------------------------------------- */ V0"UFy?i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s2q#D.f  
p5E|0p  
H"m^u6Cmy-  
lr=*Ty(V  
看了之后,我们可以思考一些问题: Z>'.+OW  
1._1, _2是什么? iGM-#{5  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 YYN= `ST  
2._1 = 1是在做什么? uS3J^=>@(a  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 [@Y?'={qE  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 7|*|xLrVY  
]^R;3kU4Q  
Jgb{Tl:r  
三. 动工 "J$vt`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: wtaeF+u-R-  
dnH?@ K  
.Q4EmpByCg  
yo3'\I  
template < typename T > FK0nQ{uB"  
class assignment /&a[D 2  
  { VcA87*pel  
T value; /=i^Bgh4  
public : >$k_tC'"  
assignment( const T & v) : value(v) {} )~s(7 4`}  
template < typename T2 > os"o0?  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } L=?Yc*vg  
} ; 5_#wOz0u$  
LsoP >vJG  
"2$C_aE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &K/5AH"q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment zN0^FXGD  
Y}Y2 Vx  
zq8LQ4@ay  
[*Wq6n  
  class holder Jr|"`f%V  
  { >^{}Hjt  
public : $s5LzJn  
template < typename T > C&D!TR!K  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const RKx" }<#+  
  { YOd 0dKe  
  return assignment < T > (t); 8 W79  
} MZv In ZS  
} ; r1}YN<+,s  
amK"Z<V F  
qn5e[Vn  
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: %@Bl,!BJ,  
]%!:'#  
  static holder _1; IXDj;~GF  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 KC[ql}JP  
OTY9Q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); sB"Oi|#lk  
而不用手动写一个函数对象。 tt $DWmm  
|7LhE+E  
w^6rgCl  
tURjIt,I  
四. 问题分析 <%Zg;]2H`  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 9w9[0BX#  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 e$u=>=jV]  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 &`Oj<UyJY  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 o$)pJ#";F  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 l 8qCg/ew  
aAhXHsZ|26  
五. 问题1:一致性 &mXJL3iN  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| (NR8B9qLN  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Up*1j:_O  
M=:!d$c  
struct holder Wn6~x2LaV  
  { ek\8u`GC  
  // |Ii[WfFA|J  
  template < typename T > +GqK$B(x7  
T &   operator ()( const T & r) const -}#=L@  
  { k<(G)7'gm  
  return (T & )r; &\),V1"  
} RdaAS{>Sk  
} ; cLhHGwX=x  
<cS"oBh&u0  
这样的话assignment也必须相应改动: 3>asl54  
}x!=F<Q!r  
template < typename Left, typename Right > mUSrCU_}  
class assignment IC"lsNq52  
  { \vwsRT 1  
Left l; ^F\RM4|,  
Right r; sT8(f=^)8F  
public : JV_VF'  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <5@VFRjc  
template < typename T2 > VS` tj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } .Z?@;2<l  
} ; d ?Uj3G  
5>CmWMQ  
同时,holder的operator=也需要改动: n1!hfu7@s  
/Q]6"nY  
template < typename T > 8`g@ )]Iy  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const m{#?fR=9  
  { @}K|/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 2:[ -  
} fGdT2}gd  
;[nomxu|?  
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。 X 8/9x-E_  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 KYw~(+gHv2  
n<,:;0{  
return l(rhs) = r; dlv1liSXL5  
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。 Q' b@5o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: G.{)#cR  
7l%]O}!d)  
template < typename Tp > vD-m FC)  
class constant_t bv:M zYS  
  { };{Qx  
  const Tp t; *C~$<VYI  
public : \|@u)n_  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} FH3^@@Y%  
template < typename T > U3 t$h  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^WF/gup\hS  
  { 6[x6:{^J  
  return t; ;9&#Sb/  
} fvE:'( #?  
} ; OUtXu7E$  
D`9a"o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 'G)UIjl  
下面就可以修改holder的operator=了 |YnT;q  
ITssBB9  
template < typename T > <sncW>?!~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %|izt/B  
  { aam6R/4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1CmjEAv%/  
} P:OI]x4  
b # |  
同时也要修改assignment的operator() QKHAN{hJ  
x{_3/4  
template < typename T2 > }!_ofe  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +tCNJ<S@l$  
现在代码看起来就很一致了。 )`z{T  
dCn'IM1  
六. 问题2:链式操作 N|-'Fu  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 <=Z`]8  
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。 rtn.^HF  
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。 Hx?OCGj=S*  
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。 ))xP]Muv  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct .|g|X8X  
1yd}F`{8UF  
template < typename T > @b3jO  
struct result_1 b[Qe} `W  
  { Z=.$mFE\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; p:Hg>Z  
} ; lL;SP&  
mx=2lL`  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: RQO&F$R=  
"CY#_)  
template < typename T > nXJG4$G  
struct   ref z@Uf@~+U  
  { x_oiPu.V  
typedef T & reference; i$gH{wn\`  
} ; $'%.w|MJp  
template < typename T > zI{~;`tzN  
struct   ref < T &> rE?Fp  
  { )aAKxC7w  
typedef T & reference; COc t d  
} ; vAcxca">S  
r7Zx<c  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Kd!.sB/%  
[I 6&|Lz>  
template < typename T > LK:Jkjp^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const EWC{896,  
  { @;t6Slc"~  
  return l(t) = r(t); ;"w?@ELE  
} 0BrAgv"3a_  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 eufGU)M  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "?v{?,@  
?aWMU?S  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 Xy]Pmt  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ?rxq//S2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 y Q-{ CJ,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 1LVO0lT  
最后的布局是: brEA-xNWQ  
                Add ;Q>+#5H6F8  
              /   \ Fk#$@^c@  
            Divide   5 b6UpE`\z  
            /   \ :r4o:@N'  
          _1     3 s8.SEk|pB  
似乎一切都解决了?不。 B+2E IaI  
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。 *!^l ZpF  
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。 ^m ['VK#?  
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: /Ref54  
<j}A=SDZ)  
template < typename Right > F1u2SltR  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ./35_Vy/O  
Right & rt) const 'E"W;#%  
  { {I8C&GS  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -*$ s ;G#  
} kRqe&N e  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gC+?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。 %J L P=(  
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。 ^Lv )){t  
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。 :i>If:>g  
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。 $38)_{  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? [\e/xY(4  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: `\$EPUM  
?$#P =VK  
template < class Action > DY\~O  
class picker : public Action yA#nnu1  
  { a"&cm'\lL  
public : )4TP{tp  
picker( const Action & act) : Action(act) {} b|-S;cw  
  // all the operator overloaded *x:*Q \|  
} ; 14DhJUV"b  
zGNmc7  
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。 20# V?hX3  
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: DTlId~Dyq  
qrf90F)  
template < typename Right > *-*SCA`E^=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @H8DGeM  
  { V8#NXU g<!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7,zE?KG /  
} ~=Q^ ]y,  
< 0YoZSNGj  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '&nQ~=3  
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。 1|m%xX,[  
E\ls- (,  
template < typename T >   struct picker_maker 1m5*MY  
  { 2;(+]Ad<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,q;?zcC7  
} ; %>$Pu y\U  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > q[GD K^-g  
  { `?O0)  
typedef picker < T > result; ]6F\a= J  
} ; Au6Y]  
}'*6 A  
下面总的结构就有了: d&\3}uH  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 )*`h)`\y  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `2hg?(ul  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ~GcWG4  
至此链式操作完美实现。 px*1 3"  
B%tWi  
gJCZ9{Nl  
七. 问题3 C}(@cn `L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 kIX1u<M~  
> lfuo  
template < typename T1, typename T2 > lj UdsUw  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const l&}}Io$?@  
  { NSBcYObX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b]fx  
}  dOa9D  
v+I-*,R  
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: Io|D u  
AL.psw-Il  
template < typename T1, typename T2 > !=A;?Kdq  
struct result_2 J/O{x  
  { +<j7^AEG  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; UoPY:(?;i  
} ; s*s~yH6  
Q@7d:v  
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? Bp3E)l  
这个差事就留给了holder自己。 <N1wET-  
    B]@25  
uKd4+Km  
template < int Order > L,[Q{:CS  
class holder; ]8}51y8  
template <> yu)^s!UY;  
class holder < 1 > AYgXqmH~+  
  { fCwE1r*^  
public : DU0/if9.  
template < typename T > B6Eu."T  
  struct result_1 993f6  
  { :aK?DtZ  
  typedef T & result; tq}45{FH3  
} ; jn:_2g[  
template < typename T1, typename T2 > |K"Q>V2y  
  struct result_2 ZZ7qSyBs?  
  { 0/b  _T  
  typedef T1 & result; u '7h(1@  
} ; t* =[RS*  
template < typename T > '*`#xNu[  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @p L9a1PJv  
  { >WIc"y.  
  return (T & )r; m3gv %h  
} 'gvR?[!t  
template < typename T1, typename T2 > X!p`|i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G$>QH-p  
  { XTo7fbW*  
  return (T1 & )r1; =o~GLbsER  
} sVK?sBs]  
} ; +a3E=GJ  
> .  
template <> Jsysk $R  
class holder < 2 > !R"W2Z4h  
  { \gk.[={^P  
public : -}9^$}PR  
template < typename T > mAtqF %V  
  struct result_1 EU%,tp   
  { ^>?=L\[  
  typedef T & result; y=Kqv^  
} ; t/\   
template < typename T1, typename T2 > ?B1Zfu0  
  struct result_2 pA6KiY&  
  { !g9k9 l  
  typedef T2 & result; V}Y*Yv  
} ; E4L?4>V@\  
template < typename T > ]7O<|8n!d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const W&IG,7tr  
  { r<ucHRO#  
  return (T & )r; 4"|Xndh1.  
} N-\N\uN  
template < typename T1, typename T2 > :<t=??4m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const MLu!8dgI  
  { d_,5;M^k  
  return (T2 & )r2; ];OvV ,*  
} gvA}s/   
} ; -2M~KlYl  
S^eem_C  
x9vSekV  
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> >。 G}fB d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: @kWL "yy,  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +e-F`k  
x#J9GP.  
return l(i, j) = r(i, j); OT%E|) 6'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 94rSB}b.O  
j#1G?MF  
  return ( int & )i; lh8Q tPe  
  return ( int & )j; P.'.KZJ:WD  
最后执行i = j; %.Ma_4o Z  
可见,参数被正确的选择了。 q(?+01  
rD].=.?1  
m&:&z7^p  
mGjB{Q+  
*M1GVhW(+  
八. 中期总结 :V(LBH0  
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: ~5f&<,p!  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \8`7E1d  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 dFm_"135  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor n m-  
j uA@"SG  
2 DQVl  
c ZYy+  
 zm"  
n#lbfN 4  
九. 简化 9D T<  
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。 %MeAa?G-#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 jE\ G_>  
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: Alxf;[s  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BNfj0e5b  
  +-*/&|^等 V\cbIx(Z^  
2. 返回引用。 <]qNjsdb9"  
  =,各种复合赋值等 3iCe5VF  
3. 返回固定类型。 7q ?ZieR  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) rwRZGd *p  
4. 原样返回。 U.e!:f4{  
  operator, --K) 7  
5. 返回解引用的类型。 CO wcus  
  operator*(单目) VeGSr  
6. 返回地址。 (?jK|_  
  operator&(单目) 2~kx3` Q  
7. 下表访问返回类型。 ^kKLi  
  operator[] )9YDNVo*-  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZnEgU}g<2  
  operator<<和operator>> (Q*q# U  
1 l,fK)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。 )|~&(+Q?]  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: qyz%9 9  
B\J[O5},  
template < typename Left > j&8YE7  
struct value_return 6}^x#9\  
  { sL$sj|"S  
template < typename T > p&(0e,`z/  
  struct result_1 74Jx\(d  
  { \ND]x]5d  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \p4*Q}t  
} ; cNWmaCLN$  
$*C }iJsF  
template < typename T1, typename T2 > w2s`9  
  struct result_2 WLUgiW(0$  
  { T3wTMbZ!VK  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :zHSy&i`  
} ; q"VmuQ  
} ; yKML{N1D  
o?baiOkH  
\.i7( J]  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait :3D8rqi:  
JHxcHh  
下面我们来剥离functor中的operator() E`)e ;^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: )s!A\a`vEd  
,U{dqw8E{  
return l(t) op r(t) +^AdD8U  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) opfnIkCe  
return op l(t) /TMVPnvz.  
return op l(t1, t2) 'V&g"Pb  
return l(t) op q[U pP`Z%  
return l(t1, t2) op v;(cJ,l  
return l(t)[r(t)] V IzIl\<aM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] C*YQ{Mz(f  
T"g_a|7Tj  
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: [<@L`ki  
单目: return f(l(t), r(t)); V^s, 3C  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); $_<[kci %  
双目: return f(l(t)); .x=abA$!9  
return f(l(t1, t2)); &lzY"Y*hA0  
下面就是f的实现,以operator/为例 [G_ ;78  
4e#g{,  
struct meta_divide MT{1/A;`)  
  { *).  
template < typename T1, typename T2 > z 0?MeH#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [J2evi?  
  { >!fTWdD^  
  return t1 / t2; B&MDn']fV/  
} W? G4>zA  
} ; J_)F/S!T  
 !XTzsN  
这个工作可以让宏来做: #VhdYDbW  
s)\PY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ rCo}^M4Pb  
template < typename T1, typename T2 > \ b'O/u."O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [r2V+b.C  
以后可以直接用 w"v96%"Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8(? &=>@  
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 Jq^[^  
(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。。。) M(> 74(}]  
zw3I(_d[  
-c>3|bo  
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 ndQw>  
PcsYy]Q/  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > mU[\//  
class unary_op : public Rettype ^@x&n)nzP  
  { nKE^km  
    Left l; "/R?XCBZsb  
public : %qV:h#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Ea4zC|;  
]+G .S-a  
template < typename T > 1#Vd)vSP  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ftn10TO*  
      { @0@WklAJA  
      return FuncType::execute(l(t)); /R|?v{S1  
    } Da<`| l  
@Mya|zb  
    template < typename T1, typename T2 > B}7j20:Z  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ifp8oL?S;  
      { Lum=5zDo  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 1!zd#TX  
    } )7NK+k  
} ; VK/L}^=GOO  
U9BhtmY  
X[/7vSqZ@w  
同样还可以申明一个binary_op hGKQK ^bn  
Wt%Wpb8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /\,3AInLb  
class binary_op : public Rettype 7jw+o*;  
  { blomB2vQ  
    Left l; ce$ [H}rDB  
Right r; *lDVV,T'}w  
public : eJf]"-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8A0a/ 7Lj  
}#<Rs  
template < typename T > SOPair <r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hc W>R  
      { w!`e!}  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `j {q  
    } eSZ':p  
zn/>t-Bc  
    template < typename T1, typename T2 > ,]t_9B QK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A#`$#CO  
      { Lt~&K$t7~  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Eg&5tAyM  
    } (0@b4}Z  
} ; I>8_gp\1  
OeGLMDw  
F^.]g@g.|  
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 U `lp56  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B W)@.!C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) X+{brvM<  
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。 C6gp}%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (-J'x%2)  
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。。。 aY4v'[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 X#by Dg  
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) |"}7)[BW}  
下面是修改过的unary_op .Tl,Ek(  
~zZOogM<  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > M]%dFQ  
class unary_op { Mf-?_%  
  { Fsl="RB7f  
Left l; O=LW[h!  
   Mp js  
public : 'JgCl'k,  
4YY!oDN:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} !5'4FUlJ  
60n>FQ<  
template < typename T > X!{K`~DRX  
  struct result_1 |7KWa(V5I  
  { >tkz%;6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yFd.tQs  
} ; p5"pQe S  
%* K zP{  
template < typename T1, typename T2 > /:!l&1l:p  
  struct result_2 K8&) kfyI  
  { 'cu14m_  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oP T)vN?  
} ; Wm{ebx  
Xhyn! &H5  
template < typename T1, typename T2 > Qe!3ae`Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?v:FGO  
  { Z{t `f[  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); PZ#up{[o  
} "\vQVZd-E  
;,uATd|  
template < typename T > p,f$9t4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }%c>Hh  
  { |Y6;8e`H  
  return OpClass::execute(lt(t)); _B^X3EOc  
} Xk'Pc0@a  
' -9=>  
} ; O> _ F   
qnQ".  
y8C8~-&OK  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug i`<L#6RBT  
好啦,现在才真正完美了。 *:+ZEFMq  
现在在picker里面就可以这么添加了: _u;pD-  
G$KQgUN~[  
template < typename Right > hi(e%da  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const cL%"AVsj >  
  { j(k%w  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Jqgm>\y  
} 0;)Q  
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。 - q(a~Ge  
k;JDVRL  
m6^#pqSL  
_O Jfd  
gm-9 oA X  
十. bind X!ldL|Ua%  
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。 )}"`$6:k`  
先来分析一下一段例子 \b6{u6?+  
~z]VDEJ{q  
D vU1+ y  
int foo( int x, int y) { return x - y;} hbr3.<o1lY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  y<m[9FC}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]t&^o**  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 \Wg_ gA  
我们来写个简单的。 qQ3pe:n?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 2"shB(:z>  
对于函数对象类的版本: GL-b})yy  
}CZw'fhVWO  
template < typename Func > JC9$"0d7  
struct functor_trait bZAL~z+ V  
  { tcRJ1:d  
typedef typename Func::result_type result_type; a9 q:e  
} ; oclU)f.,  
对于无参数函数的版本: SO STtuT  
Ahba1\,N$  
template < typename Ret > Bxw(pACf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Dm}M8`|X  
  { zkqn>  
typedef Ret result_type; 4W49*Je  
} ; ~#P]NWW%.  
对于单参数函数的版本: fI<d&5&g  
]91QZ~4a  
template < typename Ret, typename V1 > UU[z\^w| E  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > zG/? wP"  
  { k?L2LIB<  
typedef Ret result_type; mvTp,^1  
} ; Jd v;+HN[  
对于双参数函数的版本: '3sySsD&O  
$%'3w~h`  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > vGPsjxk&  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > #639N9a~  
  { =O8>[u;  
typedef Ret result_type; }(XKy!G6  
} ; 8HZ+r/j  
等等。。。 x H=15JY1W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +?Cy8Ev?  
YAeF*vP  
template < typename Func > _/%,cYVc8!  
struct func_return }a9G,@:k  
  { "lt5gu!`u  
template < typename T > rev*G:  
  struct result_1 %yjD<2J;  
  { v[8+fd)}S  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; T2.[iD!A  
} ; ITn PF{N  
3Z me?o*bY  
template < typename T1, typename T2 > ~LOE^6C+~o  
  struct result_2 IFS_DW  
  { R?9x!@BV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dT?3Q;>B?  
} ; z5~W >r  
} ; f.66N9BHL,  
:-Py0{s  
dVHbIx  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 >nih:5J,ja  
1(:!6PY  
template < typename Func, typename aPicker > vlEW{B;)Z  
class binder_1 t#t[cgI  
  { eMFxdtH  
Func fn; { %]imf|g.  
aPicker pk; |KS,k|).  
public : U-m MKRV  
,5ZQPICF  
template < typename T > =8<~pr-NO  
  struct result_1 0jjtx'F  
  { %+Z*-iX  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; iI7ocyUv  
} ; h4F%lGot  
Za3}:7`Gu  
template < typename T1, typename T2 > BL_0@<1X  
  struct result_2 /T(9:1/G  
  { 'U`;4AN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; dY~z6bT  
} ; p)?6#~9$  
qnj'*]ysBC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 4G&dBH  
iT,7jd?6#  
template < typename T > n;N79`mZC  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const fHH  
  { G\;6n  
  return fn(pk(t)); xb9+-{<J  
} S 593wfc  
template < typename T1, typename T2 > g; ] '  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PRTjXq6)5  
  { 1TGRIe)  
  return fn(pk(t1, t2)); *0eU_*A^zO  
} ty pbwfM]  
} ; >X05f#c"v/  
Fr  
P+|L6w*|[  
一目了然不是么? v*=P  
最后实现bind h3 XS t  
emnT;kJ>  
Pn[oo_)s  
template < typename Func, typename aPicker > ]SRpMZ  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) A0k?$ko  
  { ]- `wXi"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ^ W?cuJ8  
} 3)\fZYu)  
X|eZpIA45  
2个以上参数的bind可以同理实现。 |llJ%JhF  
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。 _(kaaWJ  
0.n[_?<(  
十一. phoenix flFdoEV.U)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d,JDfG)  
%>i:C-l8  
for_each(v.begin(), v.end(), *pS 7,Hm  
( F!0iM)1o  
do_ ` K {k0_{  
[ }shxEsq  
  cout << _1 <<   " , " /kkUEo+  
] /YF:WKr2  
.while_( -- _1), c:9n8skE7  
cout << var( " \n " ) Dpw*m.f  
) c AEvv[  
); Kmx^\vDs  
U{hu7  
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: 8SKrpwy  
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 er)I".|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Xzf,S;XV~  
那么我们就照着这个思路来实现吧: oYStf5  
BU/A\4xQ,Y  
V<I(M<Dj  
template < typename Cond, typename Actor > ty0P9.Q  
class do_while ;t\h"K<,|  
  { wAprksZL#  
Cond cd; &gY) x{  
Actor act; #Q^" .#  
public : }a6t<m`V  
template < typename T > VoZ{I{>|  
  struct result_1 qVE0[ve  
  { @q/g%-WNz  
  typedef int result_type; Q[7i  
} ; #[lhem]IC  
G!r)N0?_f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} &R_7]f+%)  
`9J9[!+!`  
template < typename T > _2hLc\#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8a P/vToa  
  { $Xu3s~:S  
  do Ytlzn%  
    { 3$k#bC  
  act(t); uD&B{c+a  
  } rXX>I;`&  
  while (cd(t));  V>'  
  return   0 ; :V)jm`)#+  
} cu0IFNF}[  
} ; =79R;|5  
P6 OnE18n  
JF4A  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). -Qn7+?P  
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。 ]19VEH  
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。 *n? 1C"l  
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。 {G:y?q'z  
下面就是产生这个functor的类: &oS$<  
_]>1(8_N  
FI$:R  
template < typename Actor > D%YgS$p[M$  
class do_while_actor MCT1ZZpPr  
  { Fr8GGN~/  
Actor act; }#O!GG{  
public : oY18a*_>M1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} }p7iv:P=3  
Mn.,?IF`K  
template < typename Cond > (hzN(Dh  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Bvn3:+(47  
} ; neDXzMxF  
((k"*f2%  
c~Ka) dF|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 7w/IHML  
最后,是那个do_ f V. c6  
!.] JiT'o  
n~*".ZC'Y  
class do_while_invoker %SM;B-/zHt  
  { +J X;T(T  
public : g\JJkXjD#  
template < typename Actor > V0\[|E;F  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const HgF;[rq3Q  
  { $RaN@& Wm  
  return do_while_actor < Actor > (act); *glZb;_  
} +$,Re.WnP  
} do_; h4? x_"V"  
FRBu8WW0L  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9Yx(u 2PQ  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 'x!\pE-  
最后来说说怎么处理break和continue !Lf<hS^  
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。 V)`2 Kw  
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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