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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :.VI*X:aQh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Etj0k} A  
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, %>];F~z  
0 _n Pq  
Ru&>8Ln0  
a- \M)}T  
  class filler 6%-RKQi  
  { L'Yg$9Vz  
public : c*m7'\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} mp'Z.4  
} ; LL0Y$pHV  
K'6NW:zp~  
OfE>8*RI4  
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: Mzg zOM  
c 5%uiv]  
X[SdDYMY  
2\4ammwT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 04j]W]8#  
 =8o$  
5n0B`A  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Sux/='  
gR\z#Sg  
MQ#nP_i  
_\2Ae\&c  
二. 战前分析 xS'Kr.S  
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。 h&| S*  
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 ShIJ6LZ  
`MLOf  
]Pp}=hcD  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); f,}(= u  
  /* --------------------------------------------- */ /!i`K{  
vector < int *> vp( 10 ); bo-AM]  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &E?TR A# E  
/* --------------------------------------------- */ {}n]\zO %  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 3>'TYXs-  
/* --------------------------------------------- */ cb3Q{.-.#  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ZLGglT'EW>  
  /* --------------------------------------------- */ /g]NC?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); IDY2X+C#U  
/* --------------------------------------------- */ !,cL c}a  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 6"L,#aKm^  
"*bP @W  
o#Viz:  
zk;'`@7  
看了之后,我们可以思考一些问题: f=EWr8mno  
1._1, _2是什么? Ql1J?9W  
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。 eY V Jk7  
2._1 = 1是在做什么? z 0}JiWR  
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。 D#k ~lEPub  
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。 u~~H'*EM  
%MM)5MsB  
`9Rj;^NJ  
三. 动工 \zT{zO&!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: BO,xA-+  
Be~ '@  
5-RA<d#  
%HD0N&  
template < typename T > W]oILL"d  
class assignment  8+,I(+  
  { OQJ#>*?  
T value; 6QYHPz  
public : ujf]@L?  
assignment( const T & v) : value(v) {} #z5$_z?_  
template < typename T2 > so>jz@!EE  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $vLGX>H  
} ; 98rO]rg  
.Cu0G1  
 u*m|o8  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 @s|G18@  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Y'+mC  
;U&~tpd  
B; ^1W{%J  
Ul Mc8z  
  class holder b:Tv Ta  
  { ANRZQpnXQ  
public : LL_@nvu}M  
template < typename T > | vPU]R>6  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WjsmLb:5  
  { M#.dF{ %%  
  return assignment < T > (t); Ms=N+e$n  
} $YiG0GK<"  
} ; %%T?LRv  
C*stj  
^Z+p_;J$p  
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: rM`z2*7%d  
H-qbgd6&>R  
  static holder _1; jfU$qo!gi  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 717OzrF}A?  
8xt8kf*k  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4jw q$G  
而不用手动写一个函数对象。 _/NPXDL  
)tx2lyY:  
9hei8L:  
Ov;q]Vn>  
四. 问题分析 "9#hk3*GqX  
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。 J6mUU3F9f  
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。 :0kKw=p1R  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 2Mu3] 2>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {^Rr:+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ;qs^+  
>-j( [%  
五. 问题1:一致性 XG!^[ZDs  
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?| +fN2%aC  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?!u9=??  
OyQ[}w3o|  
struct holder s{:Thgv,9  
  { K?u:-QX^  
  // Ie}7#>S  
  template < typename T > Jow{7@FG  
T &   operator ()( const T & r) const Q">wl  
  { (@NW2  
  return (T & )r; c1xX)cF  
} }Xb|Ur43  
} ; Flaqgi/j  
\rY\wa  
这样的话assignment也必须相应改动: 2S//5@~_m  
E%?> %h  
template < typename Left, typename Right > Xdh@ ^`  
class assignment ;;N#'.xD  
  { +4F; m_G6  
Left l; _^D-nk?  
Right r; F$S/zh$)0  
public : y]g5S-G  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [W99}bi$  
template < typename T2 > g,B@*2Uj  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } } x Kv N  
} ; @QDUz>_y  
,x utI  
同时,holder的operator=也需要改动: MhjIE<OI=  
C'PHbo:  
template < typename T > lNMJcl3  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 2RdpVNx\y  
  { `)NTJc$):  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); CdKs+x&tZ  
} AMN`bgxW  
ypNeTR$4  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 p2gu@!   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 .uB[zJc  
o\qeX|.70  
return l(rhs) = r; 0R;`)V\^  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 _8 l=65GW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Q6n8,2*  
~ujg250.L  
template < typename Tp > [6?x 6_M  
class constant_t EcPvE=^c  
  { GuF-HP}xM  
  const Tp t; %;#9lkOXWH  
public : ;L,yJ~  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} D=B:tP  
template < typename T > &`_| [Y ]H  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const eGUe#(I /  
  { 'cY @Dqg1  
  return t; '.e 5Ku  
} {JM3drnw  
} ; `F~Fb S  
)O\l3h"  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 + B7UGI  
下面就可以修改holder的operator=了 =H"%{VeC5  
_+gpdQq\p  
template < typename T > ZJQkZ_9@2  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const V/ZWyYxjLi  
  { @^`5;JiUk  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); )5TX3#=;(G  
} (A;HB@)[A  
mG%cE(j*D  
同时也要修改assignment的operator() [n +(  
cGW L'r)P  
template < typename T2 > ?h8/\~Dw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } P.~sNd oJ  
现在代码看起来就很一致了。 { h;i x  
&A^2hPe}  
六. 问题2:链式操作 7>gW2 m  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Si|8xq$E;  
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。 t5QGXj  
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。 FYK}AR<=  
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。 ve4 QS P  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct *T{KpiuP  
Q8DKU  
template < typename T > )EG-xo@X  
struct result_1 (; Zl  
  { ltd'"J/r  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; iz-O~T/^  
} ; *}LQZFrnX  
_K~?{".  
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: b{ W ,wn  
7.C]ZcU  
template < typename T > ^Cg@'R9  
struct   ref N mN:x&/  
  { ,-> P+m5  
typedef T & reference; &HJ~\6r\  
} ; Z8pZm`g)T  
template < typename T > u[!Ex=9W  
struct   ref < T &> E} ]SGU"  
  { qche7kg!a  
typedef T & reference; ;~s@_}&  
} ; 73M;-qnU  
*kDV ^RBfq  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Q1 vse  
j MA%`*r  
template < typename T > _[ `"E'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 98WJ"f_ #  
  { <zu)=W'R]  
  return l(t) = r(t); F#{ PJ#  
} U3w*z6OG  
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。 r3.v^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 qxD<mZ@-R0  
wSs78c=  
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 >2)!w  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: z yI4E\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 &l~=c2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 =`%%*  
最后的布局是: {XYf"ONi  
                Add &S# bLE  
              /   \ ~ K|o@LK  
            Divide   5 }Z\+Qc<<  
            /   \ UmQ'=@^kR  
          _1     3 ZP%Bu2xd  
似乎一切都解决了?不。 NO)vk+   
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。 ?/s=E+  
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。 L G9#D  
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: R7By=Y!t  
F~O! J@4]  
template < typename Right > lc0ZfC  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const dnTXx*I:  
Right & rt) const GG_A'eX:I  
  { ?Qs>L~  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /t?(IcP5  
} 6d/b*,4[  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 on1mu't_;  
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。 K#p&XIY,  
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。 FdJC@Y-#uA  
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*Gi \U  
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。 k)USLA  
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? RwwX;I"o%  
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: :Zd# }P  
^SRa!8z$W  
template < class Action > 1vxh3KS.  
class picker : public Action (.3L'+F  
  {  ?hpk)Qu  
public : XC{(O:EG  
picker( const Action & act) : Action(act) {} }c,}+{q  
  // all the operator overloaded AuYi$?8|5  
} ; I!Za2?  
-/&6}lD  
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。 VVje|T^{Z  
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: }fs;yPl,  
)+9D$m=P;  
template < typename Right > Lp*T=]C]  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Cj):g,[a  
  { o [ %Q&u  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ss 3fq}  
} wh:`4Yw  
`\P:rn95;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y<.F/iaH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 D2Go,1  
p:ST$ 1 K  
template < typename T >   struct picker_maker P-`^I`r  
  { osX23T~-  
typedef picker < constant_t < T >   > result; YKvFZH)  
} ; I_ .;nU1xA  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > A1f]HT  
  { T}]Ao  
typedef picker < T > result; (A &@ <  
} ; 0KT{K(  
c\4n7m,y  
下面总的结构就有了: o-Idr{  
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。 |/lIasI  
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。 HNuwq\w  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 J0p,P.G  
至此链式操作完美实现。 %dT%r=%Y  
+msHQk5#$m  
)SUN+YV^  
七. 问题3 nZ7v9o9  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 M7Hk54U +t  
W\<#`0tUt  
template < typename T1, typename T2 > O x$|ZEh  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =3SL& :8  
  { 83l)o$S  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); Z#o\9/{(R  
} iK %Rq  
X0Oq lAw  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: r IK|}5  
ZJ[ Uz_%W  
template < typename T1, typename T2 > OEwfNZQ-  
struct result_2 BtHvfoT  
  { F<(x z=  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; F5<{-{Ky  
} ; LMG\jc?,  
M<~F>(wxA  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? NxX1_d  
这个差事就留给了holder自己。 N[+dX_h  
    =;/h{ t  
usTCn3u  
template < int Order > V!<#E)-?<  
class holder; l*:p==  
template <> S8)awTA9  
class holder < 1 > .RWBn~b#I  
  { tl^[MLQa  
public : &s<  
template < typename T > [sk"2  
  struct result_1 _gGy(`  
  { Rt:PW}rFf  
  typedef T & result; GKd>AP_  
} ; w9PY^U.Y3e  
template < typename T1, typename T2 > sk3 ;;<H  
  struct result_2 0?h .X= G  
  { (_08?cN  
  typedef T1 & result; `WW0~Tp3  
} ; }I`|*6Up  
template < typename T > Elq8WtS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4QVd{  
  { 4#YklVm  
  return (T & )r; 2$ rq  
} d?P aZz{4  
template < typename T1, typename T2 > 0Yjy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &4[iC/}  
  { 1<p"z,c  
  return (T1 & )r1; E>1USKxn  
} (os7Q?  
} ; O9yQ9sl  
*Sf^()5C,  
template <> V V4_  
class holder < 2 > >lW*%{|b$^  
  { J@TM>R  
public : 3*TS 4xX  
template < typename T > (~GFd7  
  struct result_1 -ur]k]R  
  { ~Iu09t|a  
  typedef T & result; D/Wuan?yPN  
} ; z,7^dlT  
template < typename T1, typename T2 > o%5bg(  
  struct result_2 uSQ*/h-<)0  
  { bcs!4  
  typedef T2 & result; >?'FH +2K  
} ; ;~bn@T-  
template < typename T > >D;hT*3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >g2B5KY  
  { >8tuLd*T  
  return (T & )r; yi?&^nX@9,  
} ES2qX]I  
template < typename T1, typename T2 > !tdfTf$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *^uj(8U  
  { &F}+U#H  
  return (T2 & )r2; Chup %F  
} & B4U)  
} ; w3Ohm7N[  
]>L]?Rm  
K5lp -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> >。 F%d"gF0qu  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: rh&onp O  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: {ybuHC  
<.B s`P  
return l(i, j) = r(i, j); 8TPm[r]  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) KIFx &A  
9F](%/  
  return ( int & )i; PpRO7(<cD  
  return ( int & )j; o4;Nb|kk9+  
最后执行i = j; dE]"^O#Mc  
可见,参数被正确的选择了。 >nDnb4 'C  
,]mwk~HeF  
=R.9"7~2x  
ks;wc"k"  
5uer [1A  
八. 中期总结 }A7qIys$4  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 2>k)=hl:  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 R6XMBYK^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m4wTg 8LJ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ["<(\v9P)  
jTr 4A-"  
;NeP&)Td  
,<^HB+{Wo  
ha=z<Q  
=> =x0gsgj  
九. 简化 ,`zRlkX  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 i)i)3K2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ekme62Q>u  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: k#JG  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &'b}N  
  +-*/&|^等 Zbh]O CN  
2. 返回引用。 8$kXC+  
  =,各种复合赋值等 fNPj8\#V,  
3. 返回固定类型。 EiN)TB^]  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) F^z8+W  
4. 原样返回。 i t@}dZ  
  operator, Y0\\(0j64  
5. 返回解引用的类型。 I JY5wP1"  
  operator*(单目) i q:Q$z&  
6. 返回地址。 ^u!Tyb8Dk  
  operator&(单目) "D(8]EG=  
7. 下表访问返回类型。 -3t BN*0+  
  operator[] QCfpDE}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `;CU[Ps?]  
  operator<<和operator>> 7$W;4!BN*  
.p(l+  
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。 KBR0p&MN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: s@LNQ|'kO  
Lu39eO6  
template < typename Left > \%Rta$ O?S  
struct value_return q)ql]iH  
  { t} i97;  
template < typename T > H#6^-6;/  
  struct result_1 2^#UO=ct  
  { ;sR6dT)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ?_>^<1I1  
} ; G=HxD4l  
NJf(,Mr*|  
template < typename T1, typename T2 > qmeml_(W  
  struct result_2 (TNY2Ke2 8  
  { 7b,,%rUd  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6//FZ:q  
} ; 7E3SvC|M  
} ; %Rep6=K*$  
p <=%  
!NLvo_[Y  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DsJn#>?Kh  
yCCw<?  
下面我们来剥离functor中的operator() r`R~{;oT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: C<t'f(4s`u  
-^4bA<dCCE  
return l(t) op r(t) >2CusT2  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) b]<HhU  
return op l(t) VNrO(j DUv  
return op l(t1, t2) MJKl]&  
return l(t) op cYM~IA  
return l(t1, t2) op U+PCvl=x  
return l(t)[r(t)] Cz@FZb8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] k5t^s  
]vQ?]d?>a  
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: $7n#\h  
单目: return f(l(t), r(t)); iSr`fQw#  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Ivt} o_b*  
双目: return f(l(t)); L> Oy7w)Y  
return f(l(t1, t2)); gJ5wAK+?  
下面就是f的实现,以operator/为例 bV$8 >[`  
3$N %iE6  
struct meta_divide ^jha:d  
  { 9c^skNbS  
template < typename T1, typename T2 > ,3]?%t0xe  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) noh|/sPMD  
  { :#w+?LA*  
  return t1 / t2; M_!u@\  
} xw+<p  
} ; Km9}^*Mo%  
|3, yq^2  
这个工作可以让宏来做: dmaqXsU8q  
60,-\h  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ }WO9!E(  
template < typename T1, typename T2 > \ EARfbb"SG7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; JC&6q >$  
以后可以直接用 )y`TymM[F  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) oB0 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 ] `B,L*m6  
(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。。。) N$%61GiulT  
>{ECyh;  
&7($kj  
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 r2SJp@f  
w.D4dv_H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > o9 i#N  
class unary_op : public Rettype Qb?y@>-[  
  { V Z2.w4b  
    Left l; Bzu(XQ  
public : /1 US,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} pymx\Hd,  
$!F&>=o  
template < typename T > 7}d$*C  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E#<7\ p>  
      { EvqUNnjR  
      return FuncType::execute(l(t)); }0BL0N`_  
    } NqT1buU#  
ApG'jN  
    template < typename T1, typename T2 > gHvW e  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #juGD9e  
      { 7sud/*+F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Sf'i{xye  
    } :/@k5#DY  
} ; BH&/2tO%  
<Spr6U9p7  
5 6Sh  
同样还可以申明一个binary_op h-r6PY=i  
Nt zq"ces)  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > QT1:> k  
class binary_op : public Rettype l5=u3r9WYC  
  { GB<R7 J  
    Left l; zP :~O  
Right r; e{fZ}`=7y  
public : 068WlF cWV  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G-\<5]k]  
X)Dqeb6  
template < typename T > UsLh)#}h  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J16=!q()  
      { 1Q&cVxA"\  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); tLS<0  
    } E\R raPkQT  
Z!wD~C"D73  
    template < typename T1, typename T2 > d[Rb:Y w  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #0P!xZ'|{  
      { ;JOD!|  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "H5&3sF2  
    } a3O nW\N  
} ; fDU+3b  
cP*c(k~N  
 : cFF  
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 Z$!C=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 @+?+6sS  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _Fy4DVCg  
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。 #04{(G|~+E  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,'FD}yw4v  
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。。。 $Q8P@L)[  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Hs[}l_gYn  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) M0O>Ljo4RN  
下面是修改过的unary_op R(:  4s  
=QrA0kQR  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > *I:mw8t  
class unary_op iY0,WT}&n  
  { 13ipaz  
Left l; 4dW3'"R"L  
  yDd=& T   
public : _/|8%])  
G$cxDGo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} HG3.~ 6X  
sL)Rg(rkx  
template < typename T > 5{')GTdX>  
  struct result_1 X!T|07#c  
  { TkA9tFi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \4OK!6LkI  
} ; B^Xy0fq  
G3H#XK D  
template < typename T1, typename T2 > H \r`7  
  struct result_2 -&trk  
  { azvDvEWCQZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N\_( w:q  
} ; "3@KRb4f  
m +Y@UgB  
template < typename T1, typename T2 > hgj CXl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HKpD 2M  
  { PdR >;$1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Qqp)@uM^  
} PT mf  
6yN" l Q7  
template < typename T > %h0D)6 j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Am#m>^!qb  
  { BpH|/7  
  return OpClass::execute(lt(t)); LlU' _}>  
} '#H&:Htm;L  
{b(rm,%  
} ; ?LM:RADCm  
e d_m +NM  
ll_}& a0G  
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 fb /qoZ  
好啦,现在才真正完美了。 aJI>FTdK  
现在在picker里面就可以这么添加了: E\w+kAAf  
fzl=d_  
template < typename Right > 3KtAK9PT  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const pNuqT*  
  { b<\$d4Qy  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {&uT3*V1  
} 9 >%+bA(  
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。 o1U}/y+R\  
w .tW=z5  
> 9o{(j  
j?( c}!}  
H;qJH1EdD  
十. bind )+?HI^-[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。 _ ~|Q4AJ  
先来分析一下一段例子 {-Yee[d<?  
<p09oZ{6  
9-b 8`|s  
int foo( int x, int y) { return x - y;} R^w}o,/  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 M]1;  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 GN0duV  
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。 N.jA 8X  
我们来写个简单的。 &T7cH>E'K^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: : aH%bk  
对于函数对象类的版本: _y>}#6B  
'v\j.j/i  
template < typename Func > W;.{]x.0  
struct functor_trait .`Sw,XL5  
  { +miR3~w.  
typedef typename Func::result_type result_type; ANotUty;y  
} ; u-kZW1wrQ  
对于无参数函数的版本: ~*,Wj?~+7  
><X $#  
template < typename Ret > w m19T7*L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > mdaYYD=c%  
  { wsq LXZI  
typedef Ret result_type; <iRWd  
} ; X3AwM%,!  
对于单参数函数的版本: zLL)VFCJW  
b) Ux3PB  
template < typename Ret, typename V1 > rfX=*mjt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > e^=NL>V6p  
  { g*F~8+]Y  
typedef Ret result_type; Y!M~#oqio  
} ; l/M[am  
对于双参数函数的版本: 5E`JD  
ZEqE$:  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u7[pLtOwN  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V;k#})_-  
  { l**3%cTb  
typedef Ret result_type; P0)AU i  
} ; 0TmZ*?3!4  
等等。。。 z#RuwB+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2qlIy  
{ a. <`  
template < typename Func > {d,?bs)  
struct func_return \TZ|S,FS  
  { bH,M,xIL2  
template < typename T > -8/JP  
  struct result_1 rfc|`*m}0  
  { K>$qun?5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; lQWBCJ8y  
} ; u (AA`S"  
IhfZLE.,  
template < typename T1, typename T2 > cN5"i0xk  
  struct result_2 wh*:\_!0\  
  { ZL,6_L/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; t|_{;!^  
} ; R1Yqz $#  
} ; 94y9W#  
6P^hN%0  
~pRs-  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 j$mz3Yk  
%W&1`^Jl  
template < typename Func, typename aPicker > &*A:[b\  
class binder_1 [EruyWK  
  { bLco:-G1E1  
Func fn; G%$}WA]|  
aPicker pk; Td&d,;  
public : p jd o|  
oBC]UL;8xJ  
template < typename T > s*.3ZS5  
  struct result_1 aDh|48}X  
  { i&*<lff  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 50 *@.!^*  
} ; Zt_r9xs>  
&}E:jt}  
template < typename T1, typename T2 > 2qjyFTT  
  struct result_2 DLXL!-)z  
  { 8+ hhdy*b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ` .$&T7  
} ; 14-]esSa  
dWUUxKC  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} h9jc,X u5X  
Sk$KqHX(  
template < typename T > Qh8C,"a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N8QH*FX/F1  
  { C99&L3bz^(  
  return fn(pk(t)); %{"dP%|w4}  
} kIX)oD}c  
template < typename T1, typename T2 > 86qcf"?E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const bS%C?8  
  { fbV@=(y?  
  return fn(pk(t1, t2)); e5 3,Rqi)@  
} TRy^hr8~  
} ; Fpf><Rn  
G AEZY  
7"a4/e;^  
一目了然不是么? #Wk5E2t  
最后实现bind z37Z %^  
-;/ Y  
\%4|t,en  
template < typename Func, typename aPicker > h$/JGm5uDb  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cJ/4G l  
  { Yt*vqm[WV  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 4DM*^=9E  
} d- kZt@DL=  
Pk:zfC?4  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ,cD1{T\  
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。 5k~\or 5_  
m9!DOL1pl  
十一. phoenix A_F0\ EN*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }*Zo6{B-  
N<n8'XDdG  
for_each(v.begin(), v.end(), K~3Ebr  
( Qsji0ikG  
do_ 37jQ'O U  
[ 61>f(?s  
  cout << _1 <<   " , " N iISJWk6'  
] `;/XK,m-  
.while_( -- _1), uY]T:UVk  
cout << var( " \n " ) R"{l[9j4>  
) `I#`:hj  
); lRH0)5`  
aaT5u14%  
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: ,5. <oDH  
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 |*fNH(8&H  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,Z5Fea  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cd&B?\I  
yzg9I  
y!hi"!  
template < typename Cond, typename Actor > LuL$v+`  
class do_while ~#4~_d.=L  
  { Gk 6fO  
Cond cd; Y;g% e3nu  
Actor act; v#F-<?Vv  
public : 3a^)u-9,x  
template < typename T > [S)G$JW  
  struct result_1 }<&d]N  
  { Khap9a_q-  
  typedef int result_type; dQK`sLChv  
} ; O{u[+g  
5zVQ;;9  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .l=p[BI  
/tzlbI]z  
template < typename T > = hhvmo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,2_w=<hq  
  { F9O`HFVK  
  do 4|=vxJ  
    { wE4;Rk1  
  act(t); vcM~i^24)  
  } %l;*I?0H  
  while (cd(t)); 8,y{q9O  
  return   0 ; <r3Jf}%tT  
} W #47Cz  
} ; y+RRg[6|  
bs P6\'\4  
ZMJ3NN]F  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ydup)[n  
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。 {lMqcK  
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。 2+Zti8  
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。 UO1$UF! QC  
下面就是产生这个functor的类: k% NrL@z  
L20rv:W$h  
-$9~xX  
template < typename Actor > LyV#j>gD  
class do_while_actor *F|+2?a:$  
  { RAwk7F3qn  
Actor act; nzWQQra|?  
public : =Sa~\k+  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} | +fwvi&a  
pND48 g;  
template < typename Cond > )vQNiik#  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 71*>L}H  
} ; PF6 7z]<o  
v4C3uNW  
ee^4KKsh\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 jr:drzr{I  
最后,是那个do_ [aHlu[,  
&urb!tQ>&  
gW}}5Xq  
class do_while_invoker Vf$1Sjw  
  { oc:x&`j  
public : $ hoYkA  
template < typename Actor > =EWD |<  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const /cYk+c  
  { F@EZ;[  
  return do_while_actor < Actor > (act); Kk`<f d  
} RyE_|]I62u  
} do_; ,8~dz  
Zik m?(J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ]| z")gOE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 61kO1,Uz*  
最后来说说怎么处理break和continue sSV^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。 4rm87/u*0  
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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