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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2-UD^;0  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 >;j&]]-&  
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, wRK27=\z  
m&q0 _nay  
|XNw&X1VF  
ui`EODhA(  
  class filler "D4% A!i  
  { (s|WmSQ  
public : oy[ px9Wx  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 16@<G  
} ; F+BCzsm7$  
@}PX:*c  
eAP 8!  
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"QtP[_m  
PC255  
c,)]!{c  
s7:_!Nd@8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); y>h9:q|  
p NQ7uy  
|Go$z3bx  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 aTH$+f1?Q  
!RwhVaSh  
y.8nzlkE{  
y#`;[!  
二. 战前分析 aEa+?6;D  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 \=|=(kt)  
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 vQ2{ +5!|  
e~'z;% O~  
Ie _{P&J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a[rb-Z  
  /* --------------------------------------------- */ D ZZRu8~  
vector < int *> vp( 10 ); N|"kuRN#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); +mR^I$9  
/* --------------------------------------------- */ G*%U0OTi  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); H)&iFq  
/* --------------------------------------------- */ hz<TjWXv'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ;P8% yf  
  /* --------------------------------------------- */ `YZl2c<w*  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); tGXH)=K  
/* --------------------------------------------- */ %2\Pe 2Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K/}x'*=  
{^;7DV:  
z_KCG2=5  
DMp@B]>  
看了之后,我们可以思考一些问题: \4<|QE  
1._1, _2是什么? rp1+K4]P  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 >X iT[Ru  
2._1 = 1是在做什么? #bG6+"g{=L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 {0/2Hw n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 8gt*`]I  
Bzt:9hr6BO  
N. nGez  
三. 动工  ZpBP#Y*  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: NN+;I^NqW&  
xA2I+r*o  
Q]K$yo  
"8U=0a  
template < typename T > BKE?o^03  
class assignment c (5XT[Tw  
  { ~h=iZ/g_^_  
T value; DC BN89#  
public : ;GOu'34j  
assignment( const T & v) : value(v) {} [C;Neslo  
template < typename T2 > IBu\Sh-  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Pn@DHYP  
} ; cmCD}Skk  
HKO]_; :(  
y | I9"R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 s0x/2z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment =h ~n5wQG  
v&]y zl  
~>0H k}Hv  
PVljb=8F  
  class holder tW-[.Y -M,  
  { w"QZ7EyJ  
public : 2cGiE{  
template < typename T > bNm]h.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S^EAE]  
  { ` ` Yk  
  return assignment < T > (t); {%y|A{}c  
} @}{uibLD\  
} ; .O#7X  
Z8Vof~  
n6Z!~W8  
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: Q^@7Yg@l  
N@!PhP  
  static holder _1; aiE\r/k8s  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kw2d< I$]  
1_c%p#?K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); GM)q\Hx{  
而不用手动写一个函数对象。 7ju38@+  
jk\V2x@DR  
VTyj<6Y  
31e O2|7  
四. 问题分析 1:@ScHS  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "f~OC<GdYs  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 4ZR2U3jd1  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }?+tX<j  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \M0's&1(  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7(^F@,,@  
kr |k \  
五. 问题1:一致性 1^tX:qR  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| tuuwoiQ*`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 `GCK%evLG  
uf (_<~  
struct holder hJk:&!M=T  
  { q0vZR"y  
  // Vw`Q:qo0:b  
  template < typename T > Pv\8 \,B9  
T &   operator ()( const T & r) const %,ScGQE  
  { u3wd~.  
  return (T & )r; Rxlv:  
} V U5</si+  
} ; SK 5]7C2  
+StsSZ  
这样的话assignment也必须相应改动: l]&x~K}  
'}bmDb*  
template < typename Left, typename Right > &o1k_!25  
class assignment V*Xr}FE  
  { )"6"g9A  
Left l; 1cRF0MI  
Right r; HNj;_S  
public : fM*?i"j;Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} G8/q&6f_  
template < typename T2 > #qD[dC$[t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } oK4xRv8Hd  
} ; ^}wF^ _  
NZ6:Zz M  
同时,holder的operator=也需要改动: sdyNJh7Jr  
X6qgApyE  
template < typename T > DUF$-'A  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /<(-lbq,  
  { r_ B.b K  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 734n1-F?I%  
} " *W# z  
[fo#){3K  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 A^LS^!Jz  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5IFzbL#q#f  
+/]*ChrS  
return l(rhs) = r; Zkqq<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 X-TGrdoX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: h%4UeL &F  
;#0$iE  
template < typename Tp > D.x8=|;  
class constant_t gNA!)}m\  
  { unbIfl=  
  const Tp t; *">CEQ[MT  
public : 9d(#/n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} C+5X8  
template < typename T > u7Ix7`V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VEn3b  
  { vX}w_Jj>  
  return t; zpeCT3Q5O  
} d~h;|Bl[  
} ; u=vBjaN2_w  
gG}H5uN  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 E'(nJ  
下面就可以修改holder的operator=了 ZU+_nWnl  
p|dn&<kd  
template < typename T > *rHz/& ,  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #:/27  
  { ,&o^}TFkg  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); -p>1:M <  
} YG8)`X qC  
,tg(aL  
同时也要修改assignment的operator() Oe :S1f  
!"Q%I#8uh  
template < typename T2 > ~kSO YvK$'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t*A[v  
现在代码看起来就很一致了。 UX<-jY#'V  
NJ-Ji> w  
六. 问题2:链式操作 T:H~Y+qnt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9&`";dg  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 S7#dyAX8  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 eMmNQRmH  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 #d/T7c#  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~UNha/nt  
l(}L-:@A  
template < typename T > _2{_W9k  
struct result_1 / #rH18  
  { h{$k%YJ?  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 0( A  ?&  
} ; H{S+^'5Y.  
kS9;Tjcx  
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: Fu5Y<*x  
T]zD+/=  
template < typename T > Y Q.Xl_  
struct   ref uozq^sy  
  { 7DoU7I\u  
typedef T & reference; |0}7/^  
} ; WVOj ;c  
template < typename T > %iEdUV\$  
struct   ref < T &> NqNU:_}  
  { 3(,m(+J[S  
typedef T & reference; y,ub*-:  
} ; H)"]I3  
vD?D]8.F~Q  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $e--"@[Y  
Gau@RX:O  
template < typename T > Ak kF6d+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const q5z^y(Sv  
  { 4\*:Lc,-  
  return l(t) = r(t); w\eC{,00:  
} /4c`[  
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。 T6=|)UTe1  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V+@}dJS  
,Tegrz&G  
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 b7~Jl+m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a7F_{Mm  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kD%MFT4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y%61xA`#  
最后的布局是: bu_@A^ys  
                Add d,(q 3  
              /   \ U1E@pDH  
            Divide   5 v {uq  
            /   \ 2 rf8)8':  
          _1     3 n8_X<jIp3  
似乎一切都解决了?不。 =N{?ll6x7g  
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!sKT?:d!  
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。 Y;huTZ  
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: t!6uz  
a=A12<  
template < typename Right > p I8z.JD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Tj_K5uccU}  
Right & rt) const UXdc'i g  
  { GIcq|Pe  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z uW4gJ  
} HR8YPU5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 I *sT*;U  
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。 8Q<Nl=g>'  
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。 R%\3[  
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。 -Fn/=  
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。 '/9j"mIA9$  
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? U:n~S  
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: 1Td`S1'#yg  
FK~wr;[  
template < class Action > rOt{bh6r  
class picker : public Action %7aJSuQN%  
  { *GBV[D[G,  
public : (@xC-*  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ?hc=w2Ci  
  // all the operator overloaded %N ~c9B  
} ; )e`9U.C  
A^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。 ('C)S)98C  
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: ecz-jZ! `  
Y,Z$U| U  
template < typename Right > stUv!   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const hLgX0QV  
  { m?B=?;B9#  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Fs $FR-x  
} |gP)lR  
*P/A&"i[E  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > l9=Ka{$^*  
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。 ;w"h n*  
bO/r1W  
template < typename T >   struct picker_maker (:`4*xK  
  { JU^Y27  
typedef picker < constant_t < T >   > result; VV/T)qEe7>  
} ; qp6'n&^&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > e.DN,rhqI  
  { #I0FWZ>W  
typedef picker < T > result; 3?"gfw W  
} ; iBbaHU*V  
:'C?uk ?  
下面总的结构就有了: -p)`ob-  
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。 sfw* _}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。 ^" g?m  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 mIYKzu_k=  
至此链式操作完美实现。 OhCdBO  
\9#f:8Q  
+[uh);vD`G  
七. 问题3 1 Vt,5o5  
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。 >h#juO"  
mkyYs[  
template < typename T1, typename T2 > lV^:2I/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ej kUNCKQt  
  { /ZabY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |g^YD;9s.  
} *kK +Nvt8s  
rCA!b"C2  
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: UsU Ri  
9(S=0<  
template < typename T1, typename T2 > ';Nc;9  
struct result_2 H@wjZ;R  
  { yy8BkG(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; K\xM%O?  
} ; XBCHJj]k  
VpHwc!APq  
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? %gFIu.c  
这个差事就留给了holder自己。 l6w\E=K  
    >\pF5a`  
YQ?hAAJ  
template < int Order > Y#V(CIDe  
class holder; x+6z9{O  
template <> 'h6G"=+  
class holder < 1 > O^-QqCZE  
  { #'%ii,;w Q  
public : :'ZR!w  
template < typename T > DeF`#a0E  
  struct result_1 FO_}9<s  
  { z5iCQ4C<  
  typedef T & result; lN5PKsGl  
} ; i7h^L)M  
template < typename T1, typename T2 > sB *dv06b0  
  struct result_2 R-Lpgi<a"  
  { F3!@|/<w  
  typedef T1 & result; #BBDI  
} ; N5;z5E  
template < typename T > DKMkCPX%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const P8dMfD*"E  
  { s,[ I_IiPf  
  return (T & )r; -nC&t~sD  
} <HRPloVKo  
template < typename T1, typename T2 > ,{q#U3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0.R3(O  
  { &XCd2  
  return (T1 & )r1; Jf7H;ZM<  
} U ^O4HJ  
} ; C/N;4  
[O_5`X9|  
template <> 8h|}Q_  
class holder < 2 > 6q>iPK Jt  
  { Wq}6RdY$ZA  
public : -wC}JVVcK  
template < typename T > 6o6yx:  
  struct result_1 iY@}Q "  
  { (NR( )2  
  typedef T & result; ojBdUG\  
} ; GR*sk#{  
template < typename T1, typename T2 > )3e_H s+  
  struct result_2 W%^!<bFk}m  
  { ,R-k]^O  
  typedef T2 & result; wo(O+L/w  
} ; O_2o/  
template < typename T > JiXE{(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )_! a:  
  { N@<-R<s^  
  return (T & )r; $RI$VyAjD  
} _ti^i\8~  
template < typename T1, typename T2 > X}3?k<m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const vYXhWqL~  
  { kkHK~(>G  
  return (T2 & )r2; Zi}h\R a  
} AtHkz|sl  
} ; R|qNyNXo[  
z@19gD#8  
4|\M`T  
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> >。 1nvT={'R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: [Pp#r&4H  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *!`&+w  
X{!,j}  
return l(i, j) = r(i, j); R'B_YKHBY  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Oz(=%oS  
m!<FlEkN  
  return ( int & )i; tuwlsBV  
  return ( int & )j; `:r-&QdU o  
最后执行i = j; .e3@fq  
可见,参数被正确的选择了。 q$v0sTk0Y  
0)K~pV0aT  
 n9&fH  
[=cbzmX[  
c%b|+4 }x  
八. 中期总结 7],y(:[=v  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: P;gd!Yl<-  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {*hGe_^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 d<OdQvW.  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor N|)e {|k  
N&k\X]U  
o\it]B  
#H Jlm1d  
Z&H_+u3j  
Snmv  
九. 简化 h'G  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 ;IPk+,hpmi  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]QHZ [C  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: CcV@YST?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K9ih(fh)  
  +-*/&|^等 dQp>z%L)  
2. 返回引用。 vzSjfv  
  =,各种复合赋值等 Bmt8yR2  
3. 返回固定类型。 bY,dWNS:  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) UHfE.mTjM  
4. 原样返回。 ~LF M,@  
  operator, L* 6<h  
5. 返回解引用的类型。 ^P [#YO  
  operator*(单目) A`(Cuw-o  
6. 返回地址。 6yYd~|T.Fl  
  operator&(单目) n?q+:P  
7. 下表访问返回类型。 s` , g4ce`  
  operator[] {s6#h#U  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 rWO#h{  
  operator<<和operator>> !]mo.zDSW5  
Q9p2.!/C1  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 kMEXgzl  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 3ErV" R4"$  
N@'l: N'f4  
template < typename Left > 3_ E}XQd  
struct value_return ,_7m<(/f  
  { X>yE<ni  
template < typename T > zh?B-"O=5  
  struct result_1 -g 9CW[  
  { qOyS8tA.H  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  ++8 Xi1  
} ; r}|)oG,=  
?6N\AM '  
template < typename T1, typename T2 > 7uv"#mq  
  struct result_2 Pq-@waH3  
  { oz3!%'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; f::^zAV  
} ; T2|<YJ=  
} ; $'#}f?  
:=q9ay   
B<@a&QBTg  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 0T$`;~  
\b)P4aL  
下面我们来剥离functor中的operator() q9^.f9-  
首先operator里面的代码全是下面的形式: l9y%@7  
:G^4/A_  
return l(t) op r(t) '}>8+vU`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Qd ?S~3XT  
return op l(t) f R2,NKM@  
return op l(t1, t2) oc-o>H  
return l(t) op j~;y~Cx?  
return l(t1, t2) op FS?1O"_  
return l(t)[r(t)] Skux&'N:  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !([v=O#  
2Qp]r+!  
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: C<^S$  
单目: return f(l(t), r(t)); b3GTsX\2|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); &s\,+d0  
双目: return f(l(t)); ^b.fci{1m  
return f(l(t1, t2)); <X97W\  
下面就是f的实现,以operator/为例 9(KffnE^  
iN@|08  
struct meta_divide <P Vmr2Jp"  
  { q}g0-Da  
template < typename T1, typename T2 > VF7H0XR/k5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wmP[\^c%$j  
  { `"iPJw14  
  return t1 / t2; qX[C%  
} +$^ [ r  
} ; [R~@#I P!  
M&/e*Ta5  
这个工作可以让宏来做: hNp.%XnnZ  
IeIv k55  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ lrMkp@ f.  
template < typename T1, typename T2 > \ `soQp2h-  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *Hh*!ePp  
以后可以直接用 yW"}%) d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) _B}QS"A  
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 oJ=u pnBn-  
(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。。。) diw5h};W  
 GL&rT&  
p1ER<_fp  
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 o3OJI_ v &  
"KY]2v.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > bG)6p05Oa  
class unary_op : public Rettype <(~geN  
  { yN}<l%  
    Left l; Z>'hNj)ju  
public : <2+FE/3L  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} "1ZVuI  
VF"c}  
template < typename T > #Pq6q.UB  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t 9.iWIr  
      { I]d?F:cdX  
      return FuncType::execute(l(t)); &#]||T-  
    } 34vH+,!u  
-r{]9v2j  
    template < typename T1, typename T2 > lWU? R  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &G+:t)|S  
      { \FyHIs  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 3\P/4GK)  
    } ~^eC?F(  
} ; ".fnx8v,  
C2 !F   
bgmOX&`G  
同样还可以申明一个binary_op |Gb~[6u   
w:9n/[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > sQY0Xys<4  
class binary_op : public Rettype )|S!k\^A  
  { ~eGtoEY  
    Left l; Jz_`dLL^ w  
Right r; qI\B;&hr(  
public : V ;M'd@  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {Hxziyv~Y(  
MCfDR#a  
template < typename T > T:udw  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N8]d0  
      { SjU0X b)[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); u O~MT7~[X  
    } Uw>g^[V;  
E`3[62C  
    template < typename T1, typename T2 > d[KG0E5`  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [i N}W5 m  
      { _57 68G`P  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `"E<%$|ZQy  
    } xTdh/}  
} ; ZCkwK  
!iGZo2LV  
MqswYK-s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Y<`uq'V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,W;2A0A?X  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) e p\a  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 "V7&@3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 0-A@X>6bs  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ).>O6A4:C  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。  0GiL(e|  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) +t;j5\HS  
下面是修改过的unary_op V 8J!8=2  
kR(hUc1O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \Ot,&Z k2  
class unary_op I=yy I  
  { [,p[%Dza  
Left l; e@crM'R7Lo  
  yi3Cd@t({{  
public : h{M.+I$}C  
5?4jD]Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \!:^=2VF  
S4(lC%$|  
template < typename T > d+Jj4OnP  
  struct result_1 /=ro$@  
  { `zOQ*Y&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4P}<86xk  
} ; #a"gW,/K  
IG~d7rh"  
template < typename T1, typename T2 > XQL]I$?  
  struct result_2 Q68q76  
  { !XS ;&s7[*  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; go$zi5{h#  
} ; SdBo sB3v>  
Q+'QJ7fw'|  
template < typename T1, typename T2 > ,v+~vXO&\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _kT$/k  
  { q~:k[@`.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {kgV3 [%>  
} 2_lb +@[W  
ey>V^Fj  
template < typename T > r5N.Qt8  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0SLS;s.GX  
  { P mgTTI  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0 lsX~d'W  
} BliL1"".  
Z-,' M tD  
} ; k~ZE4^dM  
9.qjEe  
+\n8##oAI  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug U(cV#@Y  
好啦,现在才真正完美了。 INj2B@_  
现在在picker里面就可以这么添加了: *XZlnO  
4r'f/s8"#  
template < typename Right > Dy_Za.N2  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const yb:Xjg7   
  { {  'Db  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <Sx-Ca7  
} ?oX.$E?(  
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。 TS{ycGY  
*CtO Q  
EpCsJ08K  
.. xg4V/  
&k4)&LQJ  
十. bind Ec^x  
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。 hWujio/h  
先来分析一下一段例子 h{&}p-X&[  
qZ6Mk9@M  
MjW g  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8QN#PaY  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 =)GhrWeVi4  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 m:,S1V_jl  
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。 HG/`5$L +}  
我们来写个简单的。 S~mpXH@  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )ieT/0nt  
对于函数对象类的版本: W7QcDR y6  
>Hq)1o  
template < typename Func > \.tnzP D  
struct functor_trait ^%V^\DK  
  { CHqRCQR.  
typedef typename Func::result_type result_type; - kVt_  
} ; l |c#  
对于无参数函数的版本: `}YCUm[SI  
3~7X2}qU  
template < typename Ret > O%.c%)4Xo  
struct functor_trait < Ret ( * )() > pLvvv#Y  
  { `|\z#Et  
typedef Ret result_type; ;LM,<QJ  
} ; IOx9".  
对于单参数函数的版本: `$*cW1  
h`0'27\C  
template < typename Ret, typename V1 > ySLa4DQf  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > spE(s%dgL  
  { (c<MyuWb  
typedef Ret result_type; l H@hV  
} ; J~3+j6?%  
对于双参数函数的版本: 6 ZutU ~HS  
/K{` gc  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > G G]4g)O5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > k/&~8l.$  
  { 0T{Z'3^=  
typedef Ret result_type; U&uop$/Cq  
} ; 1d4?+[)gUv  
等等。。。 ]D@_cxud3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 8%qHy1  
4PwjG;!K  
template < typename Func > $y\\ ?  
struct func_return ^x8yW brE  
  { )c:i 'L  
template < typename T > Z9MT, "  
  struct result_1 f,ajo   
  { l cHqg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^Gc#D:zU  
} ; ,,hW|CmN30  
-hx' T6G%  
template < typename T1, typename T2 > N<lO!x1[H*  
  struct result_2 z3V[ Vi  
  { "w#jC ~J<W  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &jh'B ,  
} ; &QaFX,N"  
} ; Cx.GEY|0  
<g SZt\  
6PF7Wl7.  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 66G$5  
=BN_Kvza^6  
template < typename Func, typename aPicker > UE2!,Z,  
class binder_1 H B}!Lf#*P  
  { .""?k[f5Q  
Func fn; $wgHaSni  
aPicker pk; Sz.sX w;  
public : |;XkU`G  
gr?[KD l~  
template < typename T > K'6dlwn).  
  struct result_1 o(=\FNe  
  { z@Klj qN  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &Ff#E?Y4|  
} ; 1$&(ei]*:  
yHY \4OHS  
template < typename T1, typename T2 > .DzFt c  
  struct result_2 v##k,R.d  
  { $IZ02ZM$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S${n:e0\  
} ; IkzY   
_O76Aw-@l  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Sm@T/+uG:  
n-/ {H4\  
template < typename T > Sn(e@|!G  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const S?ypka"L  
  { )5NfOvmNB  
  return fn(pk(t)); EDMuQu/D8  
} =Oo=&vA.oc  
template < typename T1, typename T2 > ia'eV10  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~]CQ DR:  
  { |\PI"rW  
  return fn(pk(t1, t2)); 381a(F[$e  
} Ev adY  
} ; P;.j5P^j`  
eXN\w]GE  
(#uz_/xXa  
一目了然不是么? #le1 ^ <w7  
最后实现bind LHQ$0LVt>T  
!'y9/  
2pKkg>/S  
template < typename Func, typename aPicker > :gD=F&V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rb"J{^  
  { = ;hz,+  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); it Byw1/  
} (n4\$LdP-  
m?Tv8-1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 C`4m#  
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。 %rU8^'Gu  
;\[n{<   
十一. phoenix _,,w>q6K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ZDQc_{e{  
|"j{!Ei  
for_each(v.begin(), v.end(), S.u1[Yz^  
( F$tshe(  
do_ Ol%KXq[  
[ TBAF_$  
  cout << _1 <<   " , " | z 1  
]  I&m C  
.while_( -- _1), ~AqFLv/%  
cout << var( " \n " ) Wu}84W"!.V  
) 16J" QUuG  
); ><t4 f(d  
8>\tD  
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: J@ CKgE  
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 F.]D\"0`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 M<nKk#!+h  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ';>]7oT`  
gK_^RE9~  
/AT2<w  
template < typename Cond, typename Actor > l2Gtw*i_I  
class do_while $(3mpQAg  
  { YadG05PDe  
Cond cd; \ 5&-U@  
Actor act; dH5 Go9`~R  
public : ]AB<OjF1c|  
template < typename T > *Y:;fl +v  
  struct result_1 ~AvB5  
  { 0*=[1tdWY  
  typedef int result_type; [>IV#6$  
} ; }0y2k7^]  
qKSS 2f $  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} (dH "b *  
i9RAb tQ}  
template < typename T > ZH~=;S-t  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [C>>j;q%  
  { ij=_h_nA  
  do ^MXW,xqb  
    { Bu]PNKIi  
  act(t); e+TSjm  
  } (D<_ iV  
  while (cd(t)); :{g;J  
  return   0 ; z^FJ  
} -/g<A~+i]$  
} ; K Y=$RO  
_spW~"|G  
|7$Q'3V  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). x+Ws lN 2a  
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。 +lhjz*0  
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+oS'nL  
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。 ja-,6*"k  
下面就是产生这个functor的类: Q2)CbHSz  
Fd1t/B,  
zMg(\8  
template < typename Actor > H#+2l?D:"  
class do_while_actor * YR>u @  
  { B>kVJK`X  
Actor act; u[<ij  
public : r+W;}nyf  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~p!=w#/  
>4^,[IO/  
template < typename Cond > }~+q S`  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _g]h \3  
} ; 0hpU9w}12  
 oB8LJZ;  
) >H11o{&  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 (^~0%1  
最后,是那个do_ dsG:DS`q  
ZWb\^N  
*v:o`{vM[  
class do_while_invoker 1]wo    
  { ($X2SIZh  
public : ?~9o2[  
template < typename Actor > i$g6C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 7csMk5NU'<  
  { S^:7V[=EgI  
  return do_while_actor < Actor > (act); cR6Rb[9 N  
} j\\uW)ibG  
} do_; FwpTQix!  
w gkY \Q  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? U}<'[o V  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;8Ts  
最后来说说怎么处理break和continue k0IztFyj:R  
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。 e% #?B *  
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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