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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :Vc+/ZyW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 2HBYReQ  
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, '{j.5~4y  
yz!j9pJ  
( Kh<qAP_n  
bZk7)b;1o  
  class filler D}l^ow  
  { 89:Ys=  
public : ;2 oR?COW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} NaC^q*>9  
} ; Wa%Zt*7  
m/sAYF"  
^1M:wX r  
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: XCO{}wU)>  
[^B04x@  
_ 97  
~qm<~T_0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7vRJQe)  
iCCY222:  
+5Yc/Qp  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @2-Eky  
CRvUD.D  
$[iSZ;  
GcQO&oq|  
二. 战前分析 r*<)QP^B~  
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。 8 M3Q8&  
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 pS vDH-  
rxQn[  
I~EQuQ>=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); d ! A)H<Zt  
  /* --------------------------------------------- */ [>+(zlK"  
vector < int *> vp( 10 ); Q+E%"`3V4l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); f_X]2in  
/* --------------------------------------------- */ '/kSUvd  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); FMB\$(g  
/* --------------------------------------------- */ oop''6`C%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); NvWwj%6]  
  /* --------------------------------------------- */ 306C_ M\$  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); |*"uj  
/* --------------------------------------------- */ u1O?`  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vRYQ4B4o  
-J4?Km  
pc<")9U%/  
WK]SHiHD  
看了之后,我们可以思考一些问题: zr%lBHuW  
1._1, _2是什么? LX[J6YKR  
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。 iy Zs:4jkc  
2._1 = 1是在做什么? $;Lb|~  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Lz2 AWqR  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 &*RJh'o|N(  
3}}~(  
d paZ6g  
三. 动工 TLzg*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: r Ip84}  
/o#!9H   
P 0,) Gw  
8SK}#44Xz  
template < typename T > 7%L%dyN  
class assignment lq=| =  
  { {.O Bcx  
T value; 9*2A}dH  
public : .Y[sQO~%  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0l!%}E  
template < typename T2 > 72@raA#y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  FqAW><  
} ; &=5  
-8; ,#  
1tU}}l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 2628 c`  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Fyoy)y*  
Urur/_]-%  
J:Uf}!D  
X64OX9:YF  
  class holder ]0.? 1se  
  { X*VHi  
public : R:kNAtK  
template < typename T > \ Xow#@[  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const E6|!G  
  { _@jBz"aq\  
  return assignment < T > (t); h.FC:ym"  
} ?#ue:O1  
} ; ivsp):W  
~` v 7  
@kC>+4s!  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: l j*ELy  
<n< @ O5  
  static holder _1; fRC(Yyx  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 H[?~u+  
ja*k\w{U'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _;",7bT80  
而不用手动写一个函数对象。  `W< 7.  
&-W5 T?Sl  
+,<\LIP  
w~@.&  
四. 问题分析 U.~, Bwb  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 o-2FGM`*VB  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 z.n`0`^  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Oi+(`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 gE%{#&*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 @@K@;Jox  
_,(]T&j #2  
五. 问题1:一致性 Y ::\;s  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| epp ;~(xr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 w-\U;&8  
iD,iv  
struct holder LyO, ]  
  { w#g0nV"X6  
  // [?VYxX@  
  template < typename T > R?!xO-^t  
T &   operator ()( const T & r) const FLdO  
  { {ve86 POY  
  return (T & )r; de]r9$ D  
} L+2!Sc,>  
} ;  ::Y   
~Fv&z'R  
这样的话assignment也必须相应改动: i|+ EC_^<  
8`}(N^=}  
template < typename Left, typename Right > yaV=e1W  
class assignment  c'?4*O  
  { qG3 [5lti  
Left l; itb0dF1G  
Right r; |j53' >N[  
public : z:<mgp&/<  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [q]"_4L0;d  
template < typename T2 > !U.Xb6  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 6T{Zee  
} ; ?n)r1m  
rBLkowDP*  
同时,holder的operator=也需要改动: `"QUA G  
g{w IdV  
template < typename T > ;V]EF  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const WLGx= ;  
  { .CH0P K=l  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 9{@#tx  
} ;m$F~!Y  
z5IHcZ  
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。 }LQ*vD-Jj  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 q#wg2  
i>6SY83B}  
return l(rhs) = r; rks+\e}^Z  
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#P=t83  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: qR0V\OtgY~  
$~c?qU  
template < typename Tp > 3?I^D /K^  
class constant_t Gb+cT  
  { %J4]T35^2  
  const Tp t; 3`_jNPV1  
public : *A}QBZ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 2Cn^<(F^4I  
template < typename T > -dbD&8  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ^ a%U *>P  
  { M"[s5=:Lo  
  return t; iA*Z4FKkT  
} :Z(?Ct&8  
} ; |5)~WoV/G  
Srj%6rgsB  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 86O"w*9  
下面就可以修改holder的operator=了 s mub> V  
;;'b;,/  
template < typename T > f%9EZ+OP  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const -}|GkTM  
  { OD<0,r0f,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); tdg.vYMDPC  
} W Da;wt  
3U=q3{%1  
同时也要修改assignment的operator() qQN&uBQ[  
Ti`<,TA54  
template < typename T2 > 3N6U6.Tqb  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7?j$Lwt  
现在代码看起来就很一致了。 BX$t |t;!m  
Y W_E,A>h  
六. 问题2:链式操作 bep}|8,#u  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 M>J8J*  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 Ge$cV}  
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。 ;AKtb S;H  
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。 |8}f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,}F2l|x_  
*FDz20S  
template < typename T > )k0e}  
struct result_1 K[)N/Q  
  { FV^CSaN[R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w~M5)b  
} ; %Q"zU9  
quk~z};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: H4 Y7p  
pW O-YZ#+  
template < typename T > 0$l=ME(  
struct   ref |o~<Ti6]  
  { I$0`U;Xd  
typedef T & reference; V[,/Hw~d%  
} ; XP5q4BM  
template < typename T > f|Kd{ $VO  
struct   ref < T &> f]"][!e!,  
  { ~!~VC)a*  
typedef T & reference; k6rX/ocu  
} ; XG<J'3  
>JS\H6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nk9hQRP? 8  
Y{Kpopst  
template < typename T > R?+Eo(0q,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const w(`X P  
  { gwQL9 UYx  
  return l(t) = r(t); \*6%o0c  
} (xK=/()}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。 KrVF>bq+  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ]g3&gw  
UV)[a%/SB&  
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 i:OD)l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t)g1ICt  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <Sm -Z,|  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K]zBPfx  
最后的布局是: }r`!p5\$K0  
                Add X;sl?8HG!<  
              /   \ a}#[mw@m=  
            Divide   5 2i', e  
            /   \ t-dN:1  
          _1     3 00?^!';  
似乎一切都解决了?不。 /MsXw/],  
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。 *kgbcUf8  
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。 ) !3XM  
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: 8^p/?R^bu  
!40{1U&@a`  
template < typename Right > ujB:G0'r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0@,,YZ f  
Right & rt) const G9z Q{E  
  { $J[h(>-X  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wED~^[]f  
} ({Fus@/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 //Ioh (N  
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。 Gw!jYnU  
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。 P^v`5v  
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。 ;W?e@ Lgxk  
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。 en!cu_]t  
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? ,bmiIW%  
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: #g4X`AHB  
xex/L%!Rj  
template < class Action > 6;dB   
class picker : public Action dSsMa3X[n  
  { zi2hi9A  
public : #E5#{bra  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Vj0`*nC)/  
  // all the operator overloaded $b\Gl=YX^  
} ; XIJ>\ RF  
-:pLlN-f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 itX<!  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: Mz40([{  
PQ@(p%   
template < typename Right > [rU8%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Il'+^u_ <  
  { /,2Em>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iK(n'X5i  
} y M , hF  
93)&  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > wi:]oo#  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 p8[Z/]p  
L\nWhmwl  
template < typename T >   struct picker_maker FlD !?  
  { GpN tvo~  
typedef picker < constant_t < T >   > result; %l,p />r  
} ; Nk86Y2h  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *7nlel  
  { qW][Q%'lt  
typedef picker < T > result; oVb6,Pn  
} ; ^=pn!lK;^  
~k+-))pf  
下面总的结构就有了: d;:+Xd`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 7tUl$H;I/R  
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。 6Ei>VcN4a  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4B-v\3Ff  
至此链式操作完美实现。 0kQAT #  
4ZQX YwfC|  
[US.n +G6  
七. 问题3 {#zJx(2yG  
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。 jToA"udW/  
FoInJ(PDH  
template < typename T1, typename T2 > v\c.xtjI5x  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .B"h6WMz  
  { BB|w-W=Kd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [|<|a3']|  
} Sl   
\H*"UgS  
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: `Q, moz  
ds4ERe /  
template < typename T1, typename T2 > S)n ~^q  
struct result_2 &f|LjpMCf  
  { T,!?+#  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 2J|Wbey  
} ; cmZ39pjBJ  
rKg5?.  
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? 2Af1-z^^K  
这个差事就留给了holder自己。 -$QzbRF5R  
    ?r'rvu'/  
H`9E_[  
template < int Order > Wepa;  
class holder; W-<C%9O!  
template <> mKvk6OC  
class holder < 1 > -Z-|49I/mN  
  { vc^qpOk  
public : @@# ^G8+l  
template < typename T > va:5pvt2&  
  struct result_1 KaauX m  
  { f]qP xRw  
  typedef T & result; Zyu4!  
} ; Eii)zo8Xd  
template < typename T1, typename T2 > KWLI7fTgj$  
  struct result_2 7Fh%jRHZ`  
  { T5=3 jPQ  
  typedef T1 & result; 2LiJ IO8N  
} ; X<OwB-N  
template < typename T > lOCMKaCD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const `&LPqb  
  { l <Tkg9  
  return (T & )r; =d!3_IZ  
} ^GD"aerNr  
template < typename T1, typename T2 > O8w R#(/  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _Qt  
  { VWj]X7v  
  return (T1 & )r1; lSPQXu*[  
} mcP]k8?C  
} ; -S"YEH9  
,_!pUal  
template <> ;*BG{rkr  
class holder < 2 > T[`o$j6  
  { Q;*TnVbJ  
public : 9G[!"eZ}  
template < typename T > U6t>UE6k  
  struct result_1 {dH87 nt  
  { u<!8dQ8  
  typedef T & result; 4[44Eku\  
} ; 9f\Lon4lX  
template < typename T1, typename T2 > _U?   
  struct result_2 'P0:1">  
  { `WboM\u  
  typedef T2 & result; Rp^k D ,*  
} ; Q_$aiE  
template < typename T > ]o$aGrZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }Y[xj{2$O  
  {  TTZb.  
  return (T & )r; C*a>B,H  
} <'>c`80@\*  
template < typename T1, typename T2 > v,I4ozDx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ve49m%NQ  
  { bJ4})P&  
  return (T2 & )r2; *P7 H=Yf&  
} I q]+O Q  
} ; -y|>#`T/  
)"/.2S;  
[_Fj2nb*  
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> >。 <U%4$83$  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: U>H"N1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: r7+"i9  
F0t-b%w,  
return l(i, j) = r(i, j); J&CA#Bg:w  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) s;Q0  
`|)V]<  
  return ( int & )i; RZoSP(6  
  return ( int & )j; aZn]8jC%  
最后执行i = j; K~$A2b95  
可见,参数被正确的选择了。 hfE5[  
RL4J{4K  
OyH>N/  
io%WV%1_  
i/E"E7  
八. 中期总结 R&KFF'%  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &OQ37(<_  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _JNSl2  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 s;e%*4  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor td JA?  
`k2YH?  
f8E,.$>  
iY?J3nxD-:  
f@yInIzRJ  
WVyk?SBw  
九. 简化 )-VpDW!%_  
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。 kn<IWW_t  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 o5LyBUJ  
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: *lyy|3z  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 (SGX|,5X7  
  +-*/&|^等 7IkNS  
2. 返回引用。 ]Y111<Ja  
  =,各种复合赋值等 W5cBT?V  
3. 返回固定类型。 RT`.S uN  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) D=1:-aLP7  
4. 原样返回。 ~/^q>z!\4  
  operator, [wOz<<  
5. 返回解引用的类型。 CGw,RNV  
  operator*(单目) #djby}hi  
6. 返回地址。 m&vuBb3  
  operator&(单目) '^B[Krs'Z`  
7. 下表访问返回类型。 Cq8.^=}_  
  operator[] 8! eYax   
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 [GQn1ZLc  
  operator<<和operator>> i&mcM_g32  
USd7g Oq(  
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。 +a3H1 tt~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: jKr\mb  
rf?%- X(V  
template < typename Left > T,@s.v  
struct value_return *I]/ [d  
  { 8]h~jNku  
template < typename T > DpQ\q;  
  struct result_1 =T!eyGE  
  { 59Lc-JJ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y % 9$!  
} ; f[}(E  
%9vl  
template < typename T1, typename T2 > DwmK?5p  
  struct result_2 sg`   
  { (yrN-M4~t  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; :3b.`s(M  
} ; cY mgJBG  
} ; Th_PmkvC  
B@w/wH  
/_SQKpic  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait G+7#!y Y  
^?J3nf{  
下面我们来剥离functor中的operator() HTz5LAe~b7  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ZSWZz8  
;gGq\c  
return l(t) op r(t) Zzn N"Si,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) wxJu=#!M  
return op l(t) =E.!Ff4~(  
return op l(t1, t2) MB7`'W  
return l(t) op {ty)2  
return l(t1, t2) op .jUM'; l  
return l(t)[r(t)] rjK]zD9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] w)N~u%  
9U>OeTh(  
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: )Cu2xRr^`  
单目: return f(l(t), r(t)); ff&jR71E  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); -wa"&Q  
双目: return f(l(t)); wKU9I[]  
return f(l(t1, t2)); igx~6G*  
下面就是f的实现,以operator/为例 C19}Y4r:  
p0rmcP1Ln  
struct meta_divide PctXh, =  
  { "7q!u,u  
template < typename T1, typename T2 > P{,A%t  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ui RO,B}z  
  { .8wf {y  
  return t1 / t2; ZJe^MnE (G  
} ZyM7)!+kPa  
} ; 'B:8tv  
(/7b8)g  
这个工作可以让宏来做: hCBre5  
&%]v0QK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ iC{(vL0P+  
template < typename T1, typename T2 > \ a8$4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NX4G;+6  
以后可以直接用 c=,HLHpFO(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Al1_\vx7  
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 n:|a;/{I]9  
(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。。。) {p.^E5&  
% n RgHN>  
9>ajhFyOhX  
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 ayI<-s-  
%oB0@&!mS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _h+7 KK  
class unary_op : public Rettype [QFAkEJ--o  
  { h0R.c|g[  
    Left l; <?nz>vz  
public : kXV;J$1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +E^2]F7Zk  
vHZq z<  
template < typename T > H#i,Ve '  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C7O8B;  
      { V0NLwl O  
      return FuncType::execute(l(t)); ~x7CI  
    } ku4Gc6f#gG  
+e^ CL#Gs  
    template < typename T1, typename T2 > E{0e5.{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q r\eT}  
      { +BeA4d8b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); DIABR%0  
    } &gJ1*"$9  
} ; D6~KLSKm  
Wv|CJN;4  
|a#=o}R_  
同样还可以申明一个binary_op P3.  
o}DR p4;Ka  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ClY`2  
class binary_op : public Rettype uwQgu!|x  
  { qfG:v Tm  
    Left l; Nw9@E R  
Right r; |}L=e.  
public : L3w.<h  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} kebk f,`p  
W[I$([  
template < typename T > i=L 86Ks  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x <a}*8"  
      { I{ Ip  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); F?$Vx)HI  
    } vf zC2  
=;+gge!?bB  
    template < typename T1, typename T2 > O|S,="h"}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const L(bDk'zi  
      { O:sqm n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ] )iP?2{  
    } >fMzUTJ4  
} ; #K0/ >W  
)w~1VcnJEp  
tA^+RO4  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 X{Fr  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 o{>4PZ}=g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aGBd~y@e  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 1d~d1Rd  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! je@&|9h  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &c 2Qa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 J6[}o4Z  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9% C]s  
下面是修改过的unary_op T ay226  
Auc&dpW  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ? V1ik[  
class unary_op De>e`./56  
  { r!1f>F*dt  
Left l; 9i U/[d  
  &',#j]I  
public : qH0JZdk  
%X's/;(Lx`  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} sBYDo{0 1  
JN:L%If  
template < typename T > @D=B5f@(o  
  struct result_1 k>F!S`a&m  
  { 2Y%7.YX"  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lX%-oRQ/os  
} ; sVr|kvn2  
KAXjvZN1  
template < typename T1, typename T2 > L){V(*K '  
  struct result_2 xe^M2$clb\  
  { F53 .g/[  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z'`\N@c#  
} ; <p CD>  
p6NPWaBR  
template < typename T1, typename T2 > t{ yj`Vg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p:4-b"O  
  { ? A;RTM  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  ZB |s/  
} B8eZ}9X  
qE3Ud:j  
template < typename T > ]zVQL_%,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n_4.`vs  
  { \9@}0}%`  
  return OpClass::execute(lt(t)); 1) K<x  
} [u;(4sa}  
hSxK*.W*3  
} ; ;zze.kb&F  
[TQYu:e  
)b (+=  
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 #'O9Hn({  
好啦,现在才真正完美了。 P=1K u|k  
现在在picker里面就可以这么添加了: QnOs8%HS-  
tV_3!7m0$  
template < typename Right > =$+0p3[r  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const X.>~DT%0Lm  
  { n $N M  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); S"@6,  
} 5FuV=Yuc  
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。 A(uo%QE|  
B_iaty   
={v(me0ZPb  
Yr~wsE/  
JL!^R_b&c  
十. bind \D' mo  
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。 </ "Wh4>C  
先来分析一下一段例子 N%'(8%;  
[kpQ:'P3  
$L( ,lB  
int foo( int x, int y) { return x - y;} mE1Vr  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =SuJ*  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 /eU\B^k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 KPDJ$,:  
我们来写个简单的。 V1Ojr~iM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: w8~R=k  
对于函数对象类的版本: -O,:~a=*_  
S&-F(#CF^  
template < typename Func > ;7EeRM*  
struct functor_trait w2V:x[  
  { $<XQv$YS  
typedef typename Func::result_type result_type; KztQT9kY  
} ; Sh5)36  
对于无参数函数的版本: h5T~dGRlR  
0}`.Z03fy  
template < typename Ret > suIYfjh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > h?;03>6A&]  
  { `Ix`/k}  
typedef Ret result_type; )g?jHm-p\  
} ; BMQ4i&kF|  
对于单参数函数的版本: k<j]b^jbz  
cZ !$XXA`  
template < typename Ret, typename V1 > 82+2 PE{  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Z_dL@\#|  
  { vol (%wB  
typedef Ret result_type; ]8OmYU%6V  
} ; b?cO+PY01  
对于双参数函数的版本: 0FH.=   
js;YSg{m  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > gBWr)R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _*g.U=u  
  { 7JuHa /Mv  
typedef Ret result_type; kREFh4QO,  
} ; E}F-*go  
等等。。。 [-"ZuUG  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy |;(P+Q4lB  
k^ fW /  
template < typename Func > )mI>2<Z!  
struct func_return G#f3 WpD  
  { N}[!QE  
template < typename T > hyJ&~i0P{J  
  struct result_1 ToKG;Ff4b  
  { w'_|X&@H  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fWWB]h  
} ; GV ) "[O  
ts_|7Ev  
template < typename T1, typename T2 > xT* 3QwK  
  struct result_2 ?-o_]!*v0/  
  { ME!P{ _/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dblf , x  
} ; ^jb;4nf  
} ; ndT_;==  
 !a\HdQ  
-$#2?/uqC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 U|.r -$|5P  
/pU`-  
template < typename Func, typename aPicker > B<Cg_C  
class binder_1 ^.g-}r8,  
  { ~,)D n  
Func fn; 9mn~57`y  
aPicker pk; 1 |) CQ  
public : xQzW6H|  
lgK5E *^  
template < typename T > %|:j=/_  
  struct result_1 ,CPAS}kS  
  { ez%:>r4  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 9M1DE  
} ; ~ Al3Dv9x  
.q:6F*,1M  
template < typename T1, typename T2 > ZdY$NpR,  
  struct result_2 Btr>ek  
  { cBOK@\x:Wi  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _akjgwu  
} ; sKs`gi2  
SS8$.ot  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ./.aLTh  
P|lDW|}D@  
template < typename T > eTw9 c }[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =;Co0Q`  
  { XhWo~zh"  
  return fn(pk(t)); lk81IhI  
} \Nf#{  
template < typename T1, typename T2 > r58<A'#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3m-g-  
  { {%P 2.:  
  return fn(pk(t1, t2)); pXBh^  
} agruS'c g  
} ; `(P71T  
*:un+k  
*<[\|L:#]Z  
一目了然不是么? UQYHR+  
最后实现bind Slv:CM M  
`)KGajB  
ea`6J  
template < typename Func, typename aPicker > L\bc R  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) kSCpr0c  
  { &%)F5PT  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); XN?my@_HpM  
} :P%?!'M  
8r@GoG>  
2个以上参数的bind可以同理实现。 rFm?Bu  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 c(b`eUOO  
r~oUln<[  
十一. phoenix -ULgVGYKK  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ![vy{U.:`  
g3Hi5[-H  
for_each(v.begin(), v.end(), W >}T$a}\  
( 8WpNlB+:{  
do_ {x..> 4  
[ q&NXF (  
  cout << _1 <<   " , " OUO'w6m!  
] + !nf?5;  
.while_( -- _1), N:#$S$  
cout << var( " \n " ) QGGBI Ku   
) Vu4LC&q  
); ePaC8sd0  
`C-8zA  
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: Fe$o*r,  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor ZJhI|wRwD  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9PG{>W$M  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gVJh@]8)  
usoyH0t!?  
0Ny +NE:6M  
template < typename Cond, typename Actor > 'IVC!uL,%  
class do_while 0@E I@X;q  
  { '0_W< lGB  
Cond cd; $ rbr&TJ  
Actor act; T?jN/}qg  
public : tO1k2<Z"Y&  
template < typename T > )S`Yl;oL  
  struct result_1 Hv:~)h$  
  { ^u0y<kItX  
  typedef int result_type; 42,dHYdt  
} ; u%1JdEWZd  
`jhbKgR[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~+Cl9:4T  
rTJqw@]#WH  
template < typename T > IeA/<'U s  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ro<5c_k  
  { L >hLYIW  
  do M\JAB ;A  
    { n<b}6L}  
  act(t); <Zfh5AM  
  } A5 4u}  
  while (cd(t)); j!;E>`g  
  return   0 ; ma) + G!  
} ~]<VEji  
} ; a?Y>hvI  
}&s |~  
}"%mP 4]&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). gF2 93Ez  
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。 q%]5/.J  
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。 e~,+rM  
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。 V!TGFo}  
下面就是产生这个functor的类: opzlh@R 3  
_o+OkvhU  
8)Vl2z  
template < typename Actor > qAlX#]  
class do_while_actor HB.:/ 5\  
  { -sDl[  
Actor act; gdyWuOxa|  
public : 6-5{7E}/b  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} &H}Xk!q5b^  
W&I:z-VH  
template < typename Cond > GGZ9DC\{  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .]<gm9l  
} ; x1Gc|K/-  
|A0U 3$S=  
ajkpU.6E:  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 d5{RIM|  
最后,是那个do_ DM\pi9<m  
9 *v14c%  
@cx#'  
class do_while_invoker heb{i5el  
  { ALInJ{X  
public : 5RY-.c4}  
template < typename Actor > i`}9VaUG  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const r9D 68*H  
  { F`Z?$ 1  
  return do_while_actor < Actor > (act); ,#0#1k<Dm  
} (58r9WhS  
} do_; +OSSgY$  
'cK{FiIT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 5;XU6Rz!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mr]~(]B?r  
最后来说说怎么处理break和continue *8u<?~9F  
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。 a%an={  
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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