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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 9`9R!=NM  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 %D[0nt|X  
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, 95V@X ^Ee  
Zcc9e 03  
`Ry]y"K  
RH|XxH*  
  class filler LWt&3  
  { 1w&!H ]%{  
public : *2X0^H|dS  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 3=L.uXVb  
} ; Ft!],n-n*  
'f?$"U JF  
{.?/)  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 71{p+3Z&  
RG4sQ0  
O &-wxJ]S  
]H1I,`=@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =3v]gOcO  
_x5 3g A  
tq|hPd<C  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 @i*|s~15  
7!N2-6GV  
mtj h`  
FeTL&$O  
二. 战前分析 piZJJYv t  
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。 Zg.&V  
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 _ :VB}>  
:*2ud(  
(!zy{;g|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); NW&b&o  
  /* --------------------------------------------- */ \(vY%DL1:  
vector < int *> vp( 10 ); v 7x:dcV  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); N~xLu8,  
/* --------------------------------------------- */ X ' "SVO.  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); pLzk   
/* --------------------------------------------- */ }_68j8`  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ~Onoe $A[<  
  /* --------------------------------------------- */ z'EajBB\f  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); v@d  
/* --------------------------------------------- */ :EA\)@^$R  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); TU 1I} ,  
*v3]}g[<  
` 5C~  
D= h)&  
看了之后,我们可以思考一些问题: =%BZ9,l  
1._1, _2是什么? \R;`zuv   
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 6efnxxY}sa  
2._1 = 1是在做什么? X7g1:L1Ys  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 G"XVn~]  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 VH1d$  
=>! Y{: y(  
'^"6+k  
三. 动工 X.e7A/ClEo  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5>\/[I/!  
[ E ]E  
w&KK3*=""  
n .RhxgC<  
template < typename T > w:<W.7y?0  
class assignment <z!CDg4  
  { ksN+ ?E4w  
T value; }I2@%tt?  
public : fOMW"myQ  
assignment( const T & v) : value(v) {} 9b*nLyYVz  
template < typename T2 > Z KckAz\#  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 2j[&=R/.  
} ; ~7zGI\= P@  
DY?Kfvef  
|Xk4&sDrK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Z7?~S2{c  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment '`uwJ&@  
wL:flH@  
3z&Fi;<+j  
"UJ S5[7$  
  class holder & J2M1z%  
  { cu/5$m?xx  
public : 9BuSN*4  
template < typename T > /Dj=iBO  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 8!Ww J Oe  
  { u[ Yk  
  return assignment < T > (t); 6gs01c,BA  
}  #c66)  
} ; |YY_^C`"-  
]f({`&K5  
UaB @  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0ok-IHE<  
vTx2E6  
  static holder _1; k-{<=>uM  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 sH[ROm  
u!W0P6   
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); M%kO7>h8  
而不用手动写一个函数对象。 Y1J=3Y  
A"rfZ`  
LpqO{#ZG  
ftF@Wq1f  
四. 问题分析 / :n#`o=;  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 d*%`!G  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 9uA>N  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ]h %Wiw  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 u2?|Ue@[  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0p!>JQ]m  
n4#;k=mA  
五. 问题1:一致性 n$ou- Q  
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?| 4s*ZS}] o  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 "*srx]  
x}"uZ$g  
struct holder N<-gI9_  
  { j4R(B  
  // 5X:*/FuS@  
  template < typename T > ry`z(f  
T &   operator ()( const T & r) const Z Z:}AQ  
  { n74V|b6W  
  return (T & )r; lUvpszH=  
} )j0TeE1R  
} ; In<n&ib  
m~-K[+ya`D  
这样的话assignment也必须相应改动: m1M t#@,$  
1R1 z  
template < typename Left, typename Right > n' q4  
class assignment S9~ +c  
  { &b%zQ4%d-`  
Left l; PC-"gi =h  
Right r; +2&@x=xy  
public : I ,z3xU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `yH<E+   
template < typename T2 > tAv@R&W,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } e(GP^oK  
} ; 9E"vN  
O%5 r[  
同时,holder的operator=也需要改动: &N\jG373  
~ijVmWNk  
template < typename T > G#u6Am)T  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const hUp.tK:X7o  
  { !FElW`F  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [k;\SXDZo  
} w"cZHm  
IV\'e}  
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。 %~2YE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g| vNhq0|i  
zU gE~  
return l(rhs) = r; |6K+E6H  
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。 ZOeQ+j)|I  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 65 #'\+  
1]@}|  
template < typename Tp > noml8o  
class constant_t G <i@ 5\#  
  { iiS-9>]/  
  const Tp t; ]);%wy{Ho  
public : Hn%xDJ'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} (2^gVz=j  
template < typename T > +~mA}psr  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ~l]ve,W[  
  { {pnS  Q  
  return t; 3@M|m<_R$  
} { + Zd*)M[  
} ; }}\vV}s  
C8 xZ;V]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 pu 7{a  
下面就可以修改holder的operator=了 0;AA/  
?&63#B,iZ  
template < typename T > /tf5Bv'<  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CzRc%%BA  
  { hog=ut  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8o'_`{ba  
} :+z4~% jA  
"AnC?c9?-^  
同时也要修改assignment的operator() uj R_"r|l  
z8SmkL  
template < typename T2 > FtfKe"qw  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } b`~p.c%(  
现在代码看起来就很一致了。 w&o&jAb-M  
7!EBH(,z  
六. 问题2:链式操作 ~M7y*'oY  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 =F]FP5V  
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。 +wN^c#~7  
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。 ,y 2$cO_>  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 7BK0}sxO  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ->g*</  
'%dfz K*Z  
template < typename T > x,|hU@h  
struct result_1 V C24sU  
  { h?BFvbAt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; C/vI EYG4  
} ; %S*{9hm/  
@` 1Ds  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: *E/`KUG]  
{=!b/l;@  
template < typename T > QLEKsX7p>  
struct   ref ktFhc3);!  
  { k@f g(}6  
typedef T & reference; OwH81#   
} ; t<z`N-5*  
template < typename T > c#Sa]n  
struct   ref < T &> q_g+Jf P-D  
  { )4gJd? 8R  
typedef T & reference; 6@{(;~r  
} ; LcSX *MC  
[y'f|XN  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 723bkJw V  
3=FZ9>by  
template < typename T > snf~}:&   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const toya fHf  
  { Mc09ES  
  return l(t) = r(t); 5Iy;oZ  
} f]`#J%P  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 LcB]Xdsa(  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 5_I->-<  
;#xmQi'`  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 4'`{H@]tb  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是:  \N!AXD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 U(Nu%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K9$>Yxe|  
最后的布局是: \?0&0;5  
                Add Tx|Ir+f6L  
              /   \ E .7  
            Divide   5 e;Ti&o}  
            /   \ !`g~F\l  
          _1     3 hyCh9YOu)  
似乎一切都解决了?不。 ]h* c,.  
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。 ] >LhkA@V  
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。 Z&1T  
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: ysxb?6  
ko.(pb@+  
template < typename Right > R?~Yp?B^  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const )0"wB  
Right & rt) const ,2j&ko1  
  { ?Z Rs\+{vG  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7 %Oa;]|  
}  [F0s!,P  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ~$:|VHl  
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。 !;i`PPRwk  
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。 5][Ztx  
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。 L;VoJf  
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。 ej4W{IN~:  
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? %{AO+u2i  
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: 8$85^Of  
# {w9s 0:  
template < class Action > 'Jt]7;04p  
class picker : public Action ^?cz,N~  
  { lE;Ewg  
public : #!aN{nK0  
picker( const Action & act) : Action(act) {} {1V($aBl  
  // all the operator overloaded UDL!43K  
} ; K`iv c N"  
_/uFsYC  
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。 z.$4!$q  
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: "U!AlZ`g  
*5vV6][  
template < typename Right > M=1nQF2J  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 4 Y ;Nm1 @  
  { Mn9dqq~a  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "uuVy$6C  
} so"$m  
Izhee%c  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,sA[)wP{  
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。 G;v8$)Zj  
#33fGmd[  
template < typename T >   struct picker_maker jhXkSj  
  { %X4xv_o`f  
typedef picker < constant_t < T >   > result; WF1px%  
} ; 8P^I TL z%  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Rv#]I#O  
  { vy0X_DPCr  
typedef picker < T > result; :*ing  
} ; CN#+U,NZV  
YVYu:}e3)  
下面总的结构就有了: ]l1\? I  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 _A+s)]}  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 S0~2{ G"v  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m@"QDMHk.  
至此链式操作完美实现。 )2V:  
eoai(&o0$  
W=#:.Xj[  
七. 问题3 !n* +(lZ  
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。 9Wnn'T@Tl  
+?u~APjNN  
template < typename T1, typename T2 > q#vQv 5  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R A KFU  
  { d]:I(9K  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); w8kOVN2b  
} ]$Yvj!K*Q  
Fs{x(_LOr  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q;<h[b?  
_CW(PsfY  
template < typename T1, typename T2 > :uWw8`  
struct result_2 v}1QH  
  { ] 8Q4BW  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k 8UO9r[  
} ; 1u: gFUb  
6^]!gR#B  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? E"+QJ~!  
这个差事就留给了holder自己。 Svondc 4  
    DE%KW:Hug  
~-EOjX(X'E  
template < int Order > f !s=(H;  
class holder; Zb1<:[  
template <> q:dHC,fO  
class holder < 1 > t.laO. 3  
  { /9HVY %n  
public : k Mu8"Az  
template < typename T > *^f<W6xc  
  struct result_1 l-SAC3qhG  
  { &;+ -?k|  
  typedef T & result; KVD8YfF  
} ; [-\%4  
template < typename T1, typename T2 > ^:#D0[  
  struct result_2 h{AII  
  { OY:,D  
  typedef T1 & result; Zn ''_fjh  
} ; 5[A@ gw0u  
template < typename T > .v$D13L(o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const N'g>MBdI  
  { c2&q*]?l;  
  return (T & )r; <)u`~$n2  
} 5qr'.m  
template < typename T1, typename T2 > b]x4o#t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const W0l,cOOZJ  
  { WN01h=1J_  
  return (T1 & )r1; %KmiH ;U  
} 5\e9@1Rc  
} ; "tB;^jhRs  
 OU8Lldt  
template <> Wzw7tLY._  
class holder < 2 > ,QcF|~n  
  { 8>0e*jC  
public : +xrr? g  
template < typename T > f ` R/ i  
  struct result_1 KTP8?Q"n0  
  { w)Q0_2p.  
  typedef T & result; Vl:^>jTki  
} ; D'J 0wT#  
template < typename T1, typename T2 > CbwJd5tk  
  struct result_2 #wV8X`g  
  { a'2$nbp}  
  typedef T2 & result; B)qWtMZx  
} ; k&,~qoU  
template < typename T > Q aS\(_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G&4&-<  
  { sOU1n  
  return (T & )r; !"\80LP  
} J[4mL U  
template < typename T1, typename T2 > w]]8dz  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const UPG9)aF  
  { Zg'Q>.:  
  return (T2 & )r2; XDFx.)t  
} ~zJ?H<>  
} ; ^-,xE>3o  
y#q?A,C@n  
b)=[1g/=L  
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> >。 Kjs.L!W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: MM (xk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: X4 A<[&F/  
hRK/T7v  
return l(i, j) = r(i, j); 1+}{8D_F  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 8C67{^`::  
9Hf9VC3   
  return ( int & )i; )XYv}U   
  return ( int & )j; fSs4ZXC  
最后执行i = j; yF"1#{*y  
可见,参数被正确的选择了。 =y0C1LD+  
B2C$N0R#  
JV]^zW  
OH">b6>\  
?XA2&  
八. 中期总结 [3{W^WSOz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: &(xH$htv1  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 i 7x7xtq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 $`)/0{qY-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ug+io mZ  
MLRK74D  
f!!V${)X  
X@K-^8  
=o&>fw  
K':K{ee>  
九. 简化 YKO){f5  
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。 ;#oie< Vit  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 *#tJM.Z  
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: ;|vpwB@B  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <gJU?$  
  +-*/&|^等 ?kB2iU_f+  
2. 返回引用。 N4L|;?  
  =,各种复合赋值等 N6 (  
3. 返回固定类型。 (^u1~1E 5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (`sH3&Kl  
4. 原样返回。 "CUty"R 8  
  operator, 1n:8s'\  
5. 返回解引用的类型。 ?<(m 5Al7  
  operator*(单目) [^U#Qj)hL  
6. 返回地址。 d5D$&5Ec  
  operator&(单目) n&-qaoNl  
7. 下表访问返回类型。 /J:bWr  
  operator[] BV>\ McI+  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 .pN`;*7`  
  operator<<和operator>> 0},PJ$8x  
^OstR`U3  
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。 {j:hod@-:5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: W!?7D0q  
bpKZ3}U  
template < typename Left > L"{JRbh[  
struct value_return ;)!Sp:mHX  
  { (fCXxyZrr  
template < typename T > mo[Zb0>  
  struct result_1 ?sMP~RHQ  
  { 6y6<JR-V2k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ~:3QBMk::  
} ; DsT>3  
34d3g  
template < typename T1, typename T2 > l,,> & F  
  struct result_2 ,0hA'cp  
  { JWMpPzs  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; N(y\dL=v  
} ; q^r#F#*1l  
} ; 89wU-Aggq  
oE(7v7iY  
}MHCd)78b  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait mw='dFt  
$ep.-I>  
下面我们来剥离functor中的operator() {|1Y:&M?   
首先operator里面的代码全是下面的形式: .8y3O]  
|b|&XB_<]Z  
return l(t) op r(t) ) *,5"CO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) k[HAkB \{  
return op l(t) xYhrO  
return op l(t1, t2) j{Txl\D>  
return l(t) op o9F/y=.r=  
return l(t1, t2) op K00 87}H  
return l(t)[r(t)] s;64N'HH  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /C4^<k\  
<K8\n^i~c  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: !kE-_dY6)  
单目: return f(l(t), r(t)); /yZQ\{=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); VxXzAeM  
双目: return f(l(t)); FKT1fv[H  
return f(l(t1, t2)); vh*U]3@  
下面就是f的实现,以operator/为例 :@!ic<p  
L30$%G|  
struct meta_divide yRiP{$E  
  { A _XhuQB;d  
template < typename T1, typename T2 > T9u<p=p  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ea~:}!-P  
  { 7g(F#T?;'  
  return t1 / t2; =<NljOR4`  
} *H.oP  
} ; yZ7,QsEsN  
HfvTxaK  
这个工作可以让宏来做: Ie4hhW  
HjGyj/78w  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ %o:2^5\W  
template < typename T1, typename T2 > \ I<8sI%,s  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; |7}C QU  
以后可以直接用 a'jR#MQl?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ?zsB6B?;  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 8krpowVs~  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) cPU/t kc  
i![dPM  
(>I`{9x>6  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 l+g9 5m jP  
pTyi!:g3W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 3Bx:Ntx<  
class unary_op : public Rettype !ZI7&r`u;  
  { ZJ 77[  
    Left l; *L'>U[Pl7  
public : jD`d#R  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *r$+&8V\n  
}LijnHH.  
template < typename T > y:v xE8$Q  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DANw1 _X\  
      { )h8\u_U  
      return FuncType::execute(l(t)); QtJg ^2@  
    } *s>BG1$<  
't9hXzAfW  
    template < typename T1, typename T2 > D.1J_Y=9  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~2zM kVH  
      { 0sh/|`\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); zWb4([P;  
    } Xj5~%DZp  
} ; XFh>U7z.  
DmBS0NyR7Y  
ZKOXI%~Mc  
同样还可以申明一个binary_op pOrWg@<\L  
Xe^Cn R  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z8J."27ND  
class binary_op : public Rettype f uB)qt!E  
  { a<A+4uXyD  
    Left l;  ^_%kE%I  
Right r; j* *s^Sg  
public : vUnRi=:|  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _C+b]r/E  
XbZ*&  
template < typename T > 60)iw4<wf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hAjM1UQ,Y  
      { d)"?mD:m/M  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;9}pOzF1q  
    } 5zIAhg@o:q  
~(@ E`s&{  
    template < typename T1, typename T2 > 5&e<#"  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mnID3=JF  
      { Y2[A2Uy$ef  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ZDC9oX @  
    } %c1#lEC2xN  
} ; ;_(PVo  
4 8{vE3JY  
.<K iMh  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 3tmdi3s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ej O}t:}P  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) PccB]  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 hG_?8:W8HT  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! gn{=%`[  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 atW'  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 LjH*rjS4  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5&f{1M6l>  
下面是修改过的unary_op NKmoG\*  
&l?+3$q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > B<~U3b  
class unary_op KnNh9^4"\2  
  { C P3<1~  
Left l; kpI{KISQu  
  tdF9NFMD  
public : A~dQ\M  
L}yyaM)  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} gBf4's  
$) 5Bf3P0  
template < typename T >  A, PlvI  
  struct result_1 1[*{(e  
  { tyDY'W\]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; yt+}K)Hz  
} ; Ji;mHFZ*FU  
0gn@h/F2%  
template < typename T1, typename T2 > /V?H4z[G  
  struct result_2 {gKN d*[*  
  { ]}UgS+g>$  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5`<eKwls  
} ; Xm4CKuU@  
$oLU; q%  
template < typename T1, typename T2 > 2 /y}a#s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yxBUj*3  
  { #2:a[ ~Lf  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); jb /8?7  
} 4{qB X?  
i\H+X   
template < typename T > XTDE53Js&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 60Z]M+8y8  
  { t+nRw?Z  
  return OpClass::execute(lt(t)); w18RA#Zo/  
} %k0EpJE%  
dS`Bk6 Y  
} ; X[W]=yJJ  
]=!P(z|  
k?VQi5M  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug V5D`eX9  
好啦,现在才真正完美了。 LjdYsai-  
现在在picker里面就可以这么添加了: kHJ96G  
0"g@!gSrQ  
template < typename Right > YGsS4ia*4i  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const lr2 rQo >  
  { c {I"R8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +3,|"g::  
} #~ Q8M*~@  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 WjMS5^ _  
{?{U,&  
-n*;W9  
c0 WFlj9b  
y@wF_WX2  
十. bind {[(pWd%J  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 X;!D};;M  
先来分析一下一段例子 X-B8MoG|  
nB5Am^bP  
wE).>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} M@p"y q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (P==VZQg  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1'G8o=~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %q_Miu@  
我们来写个简单的。 9YF$CXonE=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s T3p>8n  
对于函数对象类的版本: XtBMp=7Oa  
nE y]`  
template < typename Func > \%,&~4 !  
struct functor_trait 5eX59:vtl  
  { eFTX6XB:i  
typedef typename Func::result_type result_type; 6(sIYZ2yq  
} ; S2~@nhO`U(  
对于无参数函数的版本: THhy~wC".  
v6e%#=  
template < typename Ret > NE"jh_m-  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 'Zk<l#"}  
  { *rqm8z50a  
typedef Ret result_type; i=v]:TOu  
} ; fY2wDD  
对于单参数函数的版本: |ZU#IQVQfn  
S*%iiD)  
template < typename Ret, typename V1 > #  nfI%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 7SI)1_%G  
  { )Mzt3u  
typedef Ret result_type;  d^39t4  
} ; ]Qi,j#X  
对于双参数函数的版本: =:h3w#_c  
R V!o4"\]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Z{{ t^+XG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > `HUf v@5  
  { !v !N>f4S$  
typedef Ret result_type; iUr xJh  
} ; dDKqq(9(`  
等等。。。 L)-*,$#<oW  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Kla:e[{  
um8AdiK  
template < typename Func > R9. HD?H@  
struct func_return 0 15Owi  
  { jeDlH6X'  
template < typename T > =sQ(iso%f  
  struct result_1  ~q%  
  { *kaJ*Ti-/  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qmmv7==  
} ; Q?;C4n4]l  
L2U x9_S  
template < typename T1, typename T2 > GYgWf1$8_D  
  struct result_2 da*9(!OV  
  { v`)m">e*w  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bt>}LLBS2  
} ; DY><qk  
} ; ~4s-S3YzaM  
v`{:~ q*  
;]&-MFv#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =|y|P80w  
bNvAyKc-  
template < typename Func, typename aPicker > B- Y+F  
class binder_1 Mn"/#tXL-  
  { Riql,g/  
Func fn; I=YCQ VvA  
aPicker pk; "d?f:x3v^  
public : Js}tZ\+P75  
0|2%#  E  
template < typename T > + x_ wYv  
  struct result_1 y'rN5J:l  
  { L_*L`!vQA"  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `?SGXXC  
} ; w67x l  
8Nvr93T,  
template < typename T1, typename T2 > N^@ \tg=  
  struct result_2 II#  
  { /8p&Qf>lJ1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >5i?JUZ  
} ; z\[(g  
}'jV/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ct\<;I(H  
0=m&^Jpp  
template < typename T > 70<K .T<b  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const b@-)Fy4d2  
  { -~'kP /E^  
  return fn(pk(t)); a97Csxf;7  
} ^@ UjQ9[>  
template < typename T1, typename T2 > <t6 d)mJ%  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &9h  
  { n49s3|#)G  
  return fn(pk(t1, t2)); >PH< N  
} 3^H/LWx`{]  
} ; ,%='>A  
aa=b<Cd  
!@yQK<0  
一目了然不是么? 4H7Oh*P\j  
最后实现bind IuWX*b`v  
~mcZUiP9  
H8"tbU  
template < typename Func, typename aPicker > o@@w^##  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) vUfO4yfdg  
  { F=5kF/}x-z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Ko-QR(  
} O<iI  
3AP YO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 6+#,=!hF{  
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。 ,A?v,Fs>O[  
jQIV2TY[  
十一. phoenix mE_iS?1  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: agTK =  
%((cFQ9  
for_each(v.begin(), v.end(), T=yCN#cqQ`  
( i\Q":4  
do_ PE7t_iSV  
[ >!G5]?taa  
  cout << _1 <<   " , " /]l f>\x1  
] I,z"_[^G  
.while_( -- _1), a5I%RY  
cout << var( " \n " ) kpY%&  
) DUPmq!A  
); `~KAk  
wJr/FE 7c  
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: 2?pM5n  
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 fcn_<Yh0W  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bF7`] 83  
那么我们就照着这个思路来实现吧: gTyW#verh$  
`bi k/o=%  
2q$X>ImI$  
template < typename Cond, typename Actor > 1[# =,  
class do_while tdb4?^.s  
  { 95% :AQLV  
Cond cd; `v<f}  
Actor act; ;q^,[(8  
public : _BCT.ual  
template < typename T > cG5$lB  
  struct result_1 ] : Wb1  
  { R =QM;  
  typedef int result_type; H;X~<WN&AW  
} ; G)K9la<p  
> d)|r  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _qk9o  
rcpvH}N:  
template < typename T > /. f!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r6<ArX$Yl  
  { DvU~%%(0^  
  do W|)(|W  
    { s>V*=#L  
  act(t); "%Lmgy:~  
  } ^r%i3  
  while (cd(t)); vatx+)  
  return   0 ; lTd+{TF.  
} t>=GVu^  
} ; a#>t+.dd  
o^N%;d1%E  
X{4xm,B/  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). M~#5/eRX  
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。 wP+'04H0  
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。 UYl JO{|a  
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。 mn,=V[f  
下面就是产生这个functor的类: Pm'.,?"  
]eORw $f  
>2*6qx>V  
template < typename Actor > ?m`R%>X"  
class do_while_actor 9? v)  
  { ^D0/H N   
Actor act; /o~ @VF:  
public : Di]Iy  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} t^dakL  
&fh.w]\  
template < typename Cond > K1CMLX]m  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; sz){uOI  
} ; q|m#IVc  
0R.Gjz*Q  
u_$6LEp-  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 t%ou1 &SO  
最后,是那个do_  W"#j7p`d  
'Sm/t/g"|  
mvxc[  
class do_while_invoker %@)U/G6s}  
  { c'>8pd  
public : 0^_)OsFA  
template < typename Actor > ">v_uq a  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const t(Cq(.u`:  
  { Bx_8@+  
  return do_while_actor < Actor > (act); 1WZKQeOo  
} mk$Yoz  
} do_; X*D5y8<  
Z.Lx^h+U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 9;'>\ImI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 .T[!!z#^  
最后来说说怎么处理break和continue \q>e1-  
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。 C:TuC5Sr  
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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