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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda  g_q<ze  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fu]N""~  
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, >qh?L#Fk  
`@XehSQ  
c!wtf,F  
cj g.lzY H  
  class filler .Dw,"VHP  
  { !9 f4R/ ?  
public : c-8!#~M(  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} z<&m*0WYA  
} ; Lh ap4:  
/!T> b:0  
SlaDt  
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: CDdkoajBa  
-^SA8y  
|/T43ADW  
,.v7FM^gO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 7bF*AYM  
Y7SacRO  
 CdZ BG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 98=la,^$  
?WFh',`:  
| vu>;*K  
8l>CR#%@C  
二. 战前分析 ' ~Q2!F  
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。 YI@Fhr &NU  
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 =SBBvnPLI  
yPgmg@G@/  
o2uj =Gnx  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z$[C#5+2  
  /* --------------------------------------------- */ >oJkJ$|wU  
vector < int *> vp( 10 ); TH?9< C-C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1);  +sZUJ  
/* --------------------------------------------- */ ao$.6X8fQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); L CSeOR  
/* --------------------------------------------- */ YnTB&GPxl  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); /:[2'_Xl  
  /* --------------------------------------------- */ {{!Y]\2S  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); H{(]9{  
/* --------------------------------------------- */ I1"MPx{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); <Q5Le dN  
=6T 4>rP  
Cifd21v4  
ll<NIdf\r  
看了之后,我们可以思考一些问题: M1!pQC_9  
1._1, _2是什么? \Fb| {6+  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 jH *)%n5,\  
2._1 = 1是在做什么? Q8qz*v]{  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 uk7'K 0j  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 m*e YC  
^^Jnv{)  
9uYyfb: ,z  
三. 动工 HeA{3s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: OB^Tq~i  
PQ U]l"A  
,)fkr]`<  
\2kPq>hu  
template < typename T > ^g>1U5c  
class assignment kB P*K  
  { )S@jDaU<  
T value; :`Az/U[  
public : .EP6oKA  
assignment( const T & v) : value(v) {} `-UJ /{  
template < typename T2 > 'Kbl3fUF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } SO?8%s(   
} ; m{%t?w$Au  
;4#D,zlO^  
LE=k  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 ma& To=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment }e]f  
39TT{>?`w  
O'DW5hBL0  
lU2c_4  
  class holder 7;}l\VXHm  
  { o>lms t%<  
public : yTBS=+X  
template < typename T > [=%YV# O  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const C>QIrZu  
  { D'[Uc6  
  return assignment < T > (t); pwX C  
} Z)"61) )  
} ; t+TYb#Tc  
`\Unpp\I  
s8gU7pT49  
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: 4)1;0,tlG  
/^7iZ|>:M:  
  static holder _1; jE/oA<^  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 f [o%hCS  
8im@4A+n`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); /VTM 9)u  
而不用手动写一个函数对象。 y 'M#z_.z  
~H /2R  
\h{r;#g  
|M~ON=  
四. 问题分析 1s7^uA$}6  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 nCxAQ|P?  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 C!x/ ^gw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E^Gg '1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?.bnIwQe  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 FG-L0X  
l=P'B @,  
五. 问题1:一致性 XhW %,/<  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| M8;lLcgu.  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 eE8ULtO  
uG J"!K  
struct holder eiMH['X5  
  { _YHu96H;  
  // @,H9zrjVFZ  
  template < typename T > u5E]t9~Pq  
T &   operator ()( const T & r) const 40P) 4w  
  { 4FMF|U  
  return (T & )r; 6`H.%zM  
} xi'>mIT  
} ; ^4$ 'KIq  
cPF<D$B  
这样的话assignment也必须相应改动: ;[0&G6g  
C2F0tr|  
template < typename Left, typename Right > ~oD8Rnf  
class assignment SW?p?<  
  { E l&h;N   
Left l; P`SnavQBt  
Right r; /!&R9!6 :  
public : ]]iPEm"@  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WQePSU  
template < typename T2 > }iN2KeLAF  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } tpf7_YP_!-  
} ; fP-|+Ty O  
dE=Ue#1U@5  
同时,holder的operator=也需要改动: )ZR+lX }  
%@J1]E;  
template < typename T > "5|Lz)=  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #Z!b G?="  
  { uQ Co6"e  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); VM=+afY5M  
} Sfjje4R  
K`KLC.j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 _7)F ?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %b!-~ Y.  
2z0n<`  
return l(rhs) = r; udqS'g&  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Q=cQLf;/'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: fQLax  
v:_B kHN'  
template < typename Tp > l:(Rb-Wy  
class constant_t iZ,YxN<R  
  { 6tjcAsV  
  const Tp t; :os z  
public : !dcwq;Ea  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} {U!uVQC'  
template < typename T > R4's7k  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 4rNL":"O  
  { \' li  
  return t; mj,fp2D;%  
} '?*g%Yuz  
} ; j -O2aL  
Kp iF0K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9h,u6e  
下面就可以修改holder的operator=了 5_o$<\I\  
./-JbW  
template < typename T > }ynT2a#LU'  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const E8}+k o  
  { !b|'Vp^U  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); D^F{u Dlb  
} 3TuC+'`G  
\k8rxW  
同时也要修改assignment的operator() =([av7  
=H5\$&xj4.  
template < typename T2 > alFjc.~}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c@m5 ~  
现在代码看起来就很一致了。 u b?K,  
hq>Csj==@  
六. 问题2:链式操作 g=)J~1&p  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 /uqu32;o  
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。 i, nD5 @#  
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。 ]rBM5~  
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。 Z0,~V  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct d.<~&.-$  
k)(Biz398E  
template < typename T > Y;J*4k]  
struct result_1 _O:WG&a6  
  { F1azZ (  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 3ha|0[r9  
} ; -\$`i c$"1  
Kf,-4)  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: TW&DFKK`  
JN3cg  
template < typename T > ``Q 2P%  
struct   ref 7YIK9edP  
  { D@YP7  
typedef T & reference; p#8W#t$  
} ; {==pZpyyh  
template < typename T > =(r* 5vd  
struct   ref < T &> $6f\uuTU2"  
  { vFmJ;J  
typedef T & reference; vxlOh.a|/L  
} ; TJ@Cjy%  
-C7FuD[Xw  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: #TJk-1XM*q  
m@xi0t  
template < typename T > oUDVy_k  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |VH!)vD  
  { !|wzf+V  
  return l(t) = r(t); ")#<y@Rv  
} ak:v3cQR  
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。 /ONV5IkPy  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 :Waox"#=g  
"&YYO#YO  
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 l3i,K^YL  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ]n1dp2aH  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,8Iv9M}2  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3C>qh{z"  
最后的布局是: JHV)ZOO  
                Add &M&{yc*%  
              /   \ A]`:VC=IU  
            Divide   5 j} HFs0<L  
            /   \ <_S@6 ?  
          _1     3 QOFvsJ<s  
似乎一切都解决了?不。 H:&?ha,9  
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。 >O`l8tM  
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。 0Dv JZ|e  
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: !-]C;9 Zd  
~XM[>M\qB  
template < typename Right > 8}p8r|d!ls  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const _cI_#  
Right & rt) const FY0%XW  
  { $r.U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [2Mbk~  
} $ACx*e%  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 "l~Ci7& !a  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 |cbd6e{!  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 ,32xcj}j)r  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 f|3q^wjs  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 GRYe<K  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #XIc "L)c  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: vn').\,P2O  
&]p}+{ (>  
template < class Action > [IX+M#mf  
class picker : public Action `H%G3M0a  
  { :Hy]  
public : n~0z_;5  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ZXiRw)rM  
  // all the operator overloaded 2OBfHO~D  
} ; m9$:9yRm  
D9ufoa&ua  
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。 cSD{$B:  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 93%{scrm  
<-C!;Ce{  
template < typename Right > BNm4k7 ]M  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <lwuTow  
  { %IZ)3x3l  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); l[h'6+o  
} .-I|DVHe  
Q s(Bnb;  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > y=N"=Z  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 `^F: -  
_2Zp1h,  
template < typename T >   struct picker_maker |H)cuZ  
  { _GaJXWMbk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; +c,[ Q  
} ; ETw]! br  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -AD2I {C  
  { V^fV7hw<  
typedef picker < T > result; fib#CY  
} ; }p3b#fAr  
rzLd"`  
下面总的结构就有了: gSi5u# }J  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 HMQI&Lh=U  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 jZ9[=?   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lu\o`m5wF  
至此链式操作完美实现。 Iin#Wd-/  
I."p  
U@lV  
七. 问题3 yyl#{Nl@t  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 QJ X/7RA  
Cnh|D^{s  
template < typename T1, typename T2 > khX|" d360  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #a~"K|' G  
  { pa/9F[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b)} +>Wx  
} 4MvC]_&  
D!3{gV#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: v548ysE)  
P'[<A Z  
template < typename T1, typename T2 > m#@_8_ M  
struct result_2 hl/itSl$  
  { "ED8z|]j  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :{}_|]>K  
} ; .KA V)So"  
|ng%PQq)  
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? XAic9SNu;  
这个差事就留给了holder自己。 R{}qK r  
    :=.*I  
!k&)EWP?  
template < int Order > l gq=GHW  
class holder; p8>%Mflf  
template <> &r_uQbx  
class holder < 1 > fEqC] *s  
  { KCqqJ}G  
public : )2j:z#'>  
template < typename T > HtBF=Boq  
  struct result_1 ;bjnL>eW  
  { HYClm|   
  typedef T & result; /=T"=bP#/  
} ; L]-w;ll-  
template < typename T1, typename T2 > 4<gJ2a3  
  struct result_2 f\o R:%  
  { /&s}<BMHU  
  typedef T1 & result; Y`li> .\  
} ; MOZu.NmO  
template < typename T > otriif@+Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zB)%lb  
  { >{&A%b4JF  
  return (T & )r; VWa|Y@Dc]  
} zG% |0  
template < typename T1, typename T2 > vA>W9OI   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ,b.n{91[]x  
  { wh6&>m#r  
  return (T1 & )r1; GW m4~]0E  
} ejcwg*i  
} ; 3wt  
(2txM"Dja  
template <> PZOORjF8A  
class holder < 2 > ~"7J}[i 5  
  { fPQ|e"?  
public : F=Y S^  
template < typename T > L#j/0IHD  
  struct result_1 $h[Yzl  
  {  Alu5$6X  
  typedef T & result; $WaZ_kt  
} ; /tC9G@Hl  
template < typename T1, typename T2 > ]Z@k|Nw  
  struct result_2 gxM[V>[  
  { Slx2z%'>  
  typedef T2 & result; r*d Q5 _  
} ; .ZX2^)`XD  
template < typename T > kK?zVH-!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i^/54  
  { K` (#K#n  
  return (T & )r; ^KH%mSX>  
} 42@a(#z(U  
template < typename T1, typename T2 > fValSQc!U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $ I<|-]u  
  { uPU#c\  
  return (T2 & )r2; ,)$Wm-  
} S aNN;X0  
} ; CA^.?&CH^O  
OmNn,PCl8  
`ue?Z%p|  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 ,+-h7^{`  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: qJ Gm8^b-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: =] KIkS3  
e^frVEV  
return l(i, j) = r(i, j); [=~!w_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iS-K ~qa  
r$DZkMue  
  return ( int & )i; BE4\U_]a3  
  return ( int & )j; NbDda/7ki  
最后执行i = j; yWuIu>VJ  
可见,参数被正确的选择了。 6/7F">@j  
jtLn j@,  
^pw7o6}  
=uc^433.  
ha>SZnKD{  
八. 中期总结 <9N4"d !A  
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: IUawdB5CB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ,.7vBt6 p  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 k~|ZO/X@l%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor cG(0q[  
|_I[1%&`N  
|Gc&1*$  
npj5U/  
Rp eBm#E2  
'FxYMSZS$  
九. 简化 BvJ\x)  
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。 ^0eO\wc?O  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ybYXD?  
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: am (#Fa  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 J/[7d?hI/  
  +-*/&|^等 .b~OMTHuvM  
2. 返回引用。 *h])mqhB  
  =,各种复合赋值等 ?o>6S EGW  
3. 返回固定类型。 k(9s+0qe  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 24O d] f  
4. 原样返回。 J[o${^  
  operator, `axQd%:AC  
5. 返回解引用的类型。 `D"1 gD}{A  
  operator*(单目) QX+Y(P`vMK  
6. 返回地址。 'A1E^rl]=  
  operator&(单目) *vD/(&pQ1:  
7. 下表访问返回类型。 E6Q91Wz9f  
  operator[] X&,N}9>B  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q'C 4pn@  
  operator<<和operator>> Xky@[Td*  
wOM<X hZ  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U,d2DAvt  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: v C-[#]<  
++gPv}:$X  
template < typename Left > ZR2\ dH*  
struct value_return l3\9S#3-^  
  { PbQE{&D#  
template < typename T > ]3 j[3'  
  struct result_1 qw)Key  
  { #4lHaFq  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; x' ?.~  
} ; ]%||KC!O  
!8Y3V/)NU  
template < typename T1, typename T2 > (E IRz>  
  struct result_2 Ga?UHw~  
  { k3 /4Bt G/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; wvX"D0eVn  
} ; a YR\<02  
} ; 9M nem*  
CP@o,v-  
Cl{{H]QngX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Bd QQ9$@5  
\Qp}|n1JY  
下面我们来剥离functor中的operator() 4t*<+H%  
首先operator里面的代码全是下面的形式: sq48#5Tc^r  
~{9x6<g!  
return l(t) op r(t) '%:5axg?]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z(jU|va{_1  
return op l(t) 9M;I$_U`vj  
return op l(t1, t2) {#0Tl  
return l(t) op % hNn%Oy:E  
return l(t1, t2) op <w;D$l}u  
return l(t)[r(t)] L#[HnsLp_  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] G1A$PR  
Dn: Yi8=  
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: VDPxue  
单目: return f(l(t), r(t)); g8Ok ^  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A?\h|u<  
双目: return f(l(t)); D`8E-Bq  
return f(l(t1, t2)); ;g6 nHek  
下面就是f的实现,以operator/为例 Fu#Y7)r  
7Y4%R`9H  
struct meta_divide _pJX1_vD  
  { fO0- N>W'P  
template < typename T1, typename T2 > +Z )`inw  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) y B1W>s8&  
  { Cx$9#3\  
  return t1 / t2; BzN/6VEw  
} 3HXh6( e  
} ; z/pDOP Ku  
YHJ'  
这个工作可以让宏来做: F=:F>6`  
W&Y4Dq^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /95FDk>  
template < typename T1, typename T2 > \ D5}DV  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 0qOM78rE  
以后可以直接用  'Dnq+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 4 3}qaf[  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 Ua}g  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) K@I+]5E%?  
X5|?/aR}  
O2/%mFS.  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 <<i=+ed8eP  
>qr=l,Hi  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F>p%2II/  
class unary_op : public Rettype hU |LFjc  
  { [ e$]pN%  
    Left l; XA=|]5C  
public : mI2|0RWI)l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} SB5@\^  
rHH#@ Zx  
template < typename T > rD_Ss.\^g  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7$;c6_se  
      { JiG8jB7%}  
      return FuncType::execute(l(t)); c"6Kd$?M  
    } $XU-[OF%:9  
^!N;F"  
    template < typename T1, typename T2 > Vx0MG{vG1  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7MR:X#2v>  
      { :k Rv  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); pIk4V/ fy  
    } ,q{lYX83S  
} ; 0%vixR52  
L2:oZ&:u`J  
e,PQ)1  
同样还可以申明一个binary_op %w;1*~bH  
m~b#:4D3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > =f/avGX  
class binary_op : public Rettype wCqE4i  
  { +3(CGNE  
    Left l; 6,sRavs  
Right r; Y;~EcM  
public : rCV$N&rK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LX&=uv%-^  
!H2C9l:rd  
template < typename T > '5&B~ 1&  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ut0qr kqF  
      { 8Xt=eL/P  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5<0Yh#_  
    } / n C$?w  
:/I={)5  
    template < typename T1, typename T2 > pP=_@ 3 D  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yTMGISX5  
      { ?)i6:76(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); gME:\ud$  
    } s2,`eV  
} ; Py(wT%w  
sIP6GWK$  
b@UF PE5jy  
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 Iwd"f  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 B{=,VwaP_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 6'3Ey'drH  
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。 6EW"8RG`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4c493QOd  
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。。。 r-Xjy*T  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 R$~JhcX*l'  
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) \H}@-*z+)  
下面是修改过的unary_op #CBo  
#RsIxpc  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > PDa06(t7  
class unary_op @5uyUSt]  
  { 7]0\[9DyJ  
Left l; :{e`$kz  
  .>cL/KaP  
public : * S+7BdP  
*{L<BB^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} CVn;RF6  
EV;;N  
template < typename T > @)FXG~C*  
  struct result_1 Xlgz.j7XR  
  { WoN]eO  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; B%?|br  
} ; (rCPr,@0  
pD)/- Dgdm  
template < typename T1, typename T2 > G!fE'B  
  struct result_2 s`dkEaS  
  { w^vK7Z 1$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 0o\=0bH&s  
} ; J0{WqA.P  
G/^5P5y%@  
template < typename T1, typename T2 > J^e|"0d  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S a#d?:L  
  {  Q}`2Y^.  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )@};lmPR  
} 9=sMKc%!-  
o7Z#,>`2  
template < typename T > x<j($iv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5}(YMsUb  
  { 9fk\Ay1P  
  return OpClass::execute(lt(t)); knj,[7uh  
} a|^-z|.  
5#A1u Nb  
} ; 0L 4]z'5  
7cQHRM+1  
=&<$I  
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 `~s,W.Eu4  
好啦,现在才真正完美了。 =Am*$wGI  
现在在picker里面就可以这么添加了: D6 @4  
7{6cLYl  
template < typename Right > `dq3=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const blQzVp-  
  { m$G?e 9{  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2v; 7ohK  
} D=Yag!1  
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。 Y_TL4  
"#"Fp&Z7  
e&VR>VJEA  
;gw!;!T  
f%{ ag  
十. bind WG!;,~f>o  
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。 Tef3 Z6  
先来分析一下一段例子 ^?l-YnQqm?  
"=0 lcb C  
.$T:n[@  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r5$?4t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 /A`zy  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 QK/+*hr;  
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。 #+5mpDh  
我们来写个简单的。 )}g4Rvr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: `cTsS  
对于函数对象类的版本: A0 w `o  
(2a "W`  
template < typename Func > bm]dz;ljh  
struct functor_trait qCFXaj   
  { pDnFT2  
typedef typename Func::result_type result_type; kJ5?BdvM&  
} ; u\& [@v  
对于无参数函数的版本: SwmPP-n  
T"0)%k8lJ  
template < typename Ret > oKqFZ,m[  
struct functor_trait < Ret ( * )() > `EW_pwZPA  
  { {83He@  
typedef Ret result_type; 1*Fvx-U'  
} ; QR-R5XNT[  
对于单参数函数的版本: mQ `r`DW  
=2V;B  
template < typename Ret, typename V1 > m"> =QP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7XI4=O};&%  
  { 5@r Zm4U  
typedef Ret result_type; U=<.P;+f9  
} ; -W"0,.Dvg  
对于双参数函数的版本: x~Esu}x7  
e, 3(i!47  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > *,=+R$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > q\Io6=39x  
  { # ;KG6IE  
typedef Ret result_type; +!Gr`&w*)  
} ; \:)o'-   
等等。。。 >"My\o  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy !/lY q;$R  
o_^d>Klb8  
template < typename Func > C36.UZoc  
struct func_return aGkVC*T  
  { 1H@rNam&  
template < typename T > )jZ=/ xG  
  struct result_1 lM]),}   
  { g"AfI  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ^+l\YB7pD  
} ; ?01""Om   
K@u."eaD  
template < typename T1, typename T2 > ~rfjQPbh9x  
  struct result_2 FH5bC6  
  { 2A;[Ek6{q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; cg5{o|x  
} ; uNGxz*e  
} ; ] ,aAzjZ  
x!Y@31!Dy  
@ tp7tB ;  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 8`?j*FV7kq  
&1C9K>  
template < typename Func, typename aPicker > 7CN[Z9Y^}  
class binder_1 ZUI\0qh+  
  { QKkr~?sTO  
Func fn; p?NjxQLA  
aPicker pk; L/+J|_J)  
public : ,^Srd20  
%H~gN9Vn#@  
template < typename T > p%y\`Nlgdx  
  struct result_1 ]|BSX-V.%i  
  { MOeLphY  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hd BC ^n  
} ; A0k>Nb\c3  
g>-[-z$E3  
template < typename T1, typename T2 > *^5,7}9Qo  
  struct result_2 xa*gQ%+F  
  { ^W05Z!}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; )GKgK;=~  
} ; s;M*5|-  
{mitF  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BfLZ  
j7 3@Yi%  
template < typename T > PGhZ`nl  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;i?!qB>baX  
  { ?a9k5@s  
  return fn(pk(t)); D8{HOv;d^  
} vaZZzv{H  
template < typename T1, typename T2 > m =F@CA~C  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =eLb"7C#0  
  { OYy !4Fp  
  return fn(pk(t1, t2)); 'U0I.x(  
} 3 pH` ]m2  
} ; {xoo9jq-  
xA E@cwg  
-d)n0)9  
一目了然不是么? !QspmCo+  
最后实现bind dkp[?f)x  
-{%''(G  
tP{$}cEY  
template < typename Func, typename aPicker > 291|KG  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jP'b! 4  
  { E-iBA(H  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); x7@HPf  
} ?zu{&aOX|  
qE:DJy <  
2个以上参数的bind可以同理实现。 AAY UXY!  
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。 {\zr_v`g  
9iNns;^`q  
十一. phoenix F ;&e5G  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: m3-J0D<  
_=x_"rz x  
for_each(v.begin(), v.end(), xB+H7Ya  
( [wG%@0\  
do_ ljON_*  
[ hyoZh Y  
  cout << _1 <<   " , " `{_PSzM  
] 34:EpZO@  
.while_( -- _1), 0M98y!A 5^  
cout << var( " \n " ) a $%[!vF  
) uy:=V }p  
); <J`xCm K  
elB 8   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Zw{tuO7}K  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor w5jZI|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 mh]$g<*m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: r/2:O92E  
db~:5#*  
/vMyf),2  
template < typename Cond, typename Actor > XCriZ|s  
class do_while 3~la/$?p0  
  { b15qy?`y  
Cond cd; j #YFwX4.  
Actor act; J@iN':l-  
public : +cH(nZ*f  
template < typename T > 1D6O=j\  
  struct result_1 \TlUC<urP  
  { &Z!2xfQy>  
  typedef int result_type; s+- aHn  
} ; ?!oa15  
1?\Y,+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} >cL2PN_y  
7k|(5P;  
template < typename T > @~3c;9LkY  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3wl>a#f  
  { X+8p2xSO|  
  do BB$>h-M/%#  
    { ,&G M\FTeb  
  act(t); eov-"SJB  
  } -~fI|A^  
  while (cd(t)); ~\,6 C1M  
  return   0 ; _6 `4_<c=  
} yRkMR$5&  
} ; QGy=JHb  
tvRy8u;  
(=rv `1  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eUlb6{!y?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 B,,d~\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >,Z{wxz J  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 -+|[0hpw  
下面就是产生这个functor的类: v1)6")8o+  
Bn q\Gg  
yw!`1#3.  
template < typename Actor > qV,j)b3M  
class do_while_actor w-Fk&dC69  
  { GR `ncI$z  
Actor act; 2z3A"HrlA  
public : f*Js= hvO  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} _9r{W65s  
^j}sS!p  
template < typename Cond > {m:R v&T  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; W^Y0>W~  
} ; ; bE6Y]"Rz  
B$EP'5@b  
\'*`te:{  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ,c l<74d  
最后,是那个do_ [{$0E=&0  
n^#LB*q  
&S]v+wF  
class do_while_invoker ~7'.{VrU  
  { &Sa~Wtm|*  
public : rK|&u v*b  
template < typename Actor > Ya 4$7|(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const P^W47 SO  
  { 3=7h+ZgB  
  return do_while_actor < Actor > (act); krc!BK`V  
} ^#se4qQ  
} do_; -74T C  
>/bK?yT<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? DjvgKy=Jr_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 B)8Hj).@B  
最后来说说怎么处理break和continue vI}S6-"<  
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。 k]pD3.QJ  
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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