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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda eq7>-Dmi@  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 8'0I$Qa4  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, pLsWy&G  
pXoT@[}  
n_P2l<F~/x  
I_iXu;UX  
  class filler xC-&<s  
  { _{y4N0  
public : e<HHgC#J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} o@DlK`  
} ; 5<h:kZ"S^g  
]E}eM@xdD  
}\ hz@G<  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: p JM&R<i:  
`(lD]o{,s  
fz W!-  
9wpV} .(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); U$wD'v3pw  
t}f,j^`e  
~cb7]^#u1l  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "\l#q$1h  
asKAHVT(  
nlR7V.  
)|E617g  
二. 战前分析 d\j[O9W>  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *QP+p,L*  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 6"u"B-cz  
,?`Zrxe[  
3s$vaV~(a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9<-7AN}Z  
  /* --------------------------------------------- */ L3'$"L.|u  
vector < int *> vp( 10 ); Xx e07J~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3 cF4xUIZ  
/* --------------------------------------------- */ !A&>Eeai  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @ACq:+/Q c  
/* --------------------------------------------- */ zF#:Uc`C5U  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); SuFGIb7E  
  /* --------------------------------------------- */ ,!oR"b!  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); o$KW*aDp  
/* --------------------------------------------- */ y}GFtRNG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); BFn4H%1  
b!c2j   
,]_<8@R  
J6RzN'j  
看了之后,我们可以思考一些问题: F`RPXY`ux  
1._1, _2是什么? wlw`%z-B2  
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。 9UE)4*5  
2._1 = 1是在做什么? _j}jh[M  
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。 v)%0`%nSR  
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。 tDn:B$*}W,  
1Y(NxC0P=g  
u E<1PgW  
三. 动工 {&0u:  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Vl%UT@D|  
(u-eL#@  
]lZ g }7h  
eR>|1s%^  
template < typename T > V&Q_i E  
class assignment fO t?2Bh  
  { Ln"D .gpq  
T value; vMeB2r<  
public : ZFNg+H/k  
assignment( const T & v) : value(v) {} u{%dm5  
template < typename T2 > BY`vs+]XY  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } *dPG[ }  
} ; QHgkfo  
(e _l1O?  
^!*nhs%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 8\Kpc;zb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment n'qWS/0U=  
 {B7${AE  
K7=> o*p  
,U?^u%  
  class holder A#8J6xcSrL  
  { r&ux|o+  
public : lkJ"f{4f  
template < typename T > a9g~(#?a  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const (qDPGd*1  
  { k]9+/ $  
  return assignment < T > (t); tx,q=.(  
} @!p0<&R@x  
} ; L*(`c cU  
sMgRpem;  
O 4'/C]B 2  
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: ky@ZEp=  
=[nuesP'  
  static holder _1; e3,@prr  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 n<e1=L  
mKuY=#RP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <ZjT4><  
而不用手动写一个函数对象。 y_LFkZ  
AwWo,Y399h  
|./{,",  
;.Y-e Q,  
四. 问题分析 @wcrtf~{)&  
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。 .,<w_=  
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。 q0L\{  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 *> E_lWW.  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {h0T_8L/  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o'K= X E  
([dJ'OPx$  
五. 问题1:一致性 G>,43S!<  
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?| <kKuis6h  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 pMd!Jl#(N  
X"g`hT"i  
struct holder )>,ndKT~  
  { ?10L *PD@  
  // QzS=oiL  
  template < typename T > mjKu\7F  
T &   operator ()( const T & r) const QB ; jZpF  
  { .~X&BY>qP  
  return (T & )r; KW(^-:wmr  
} oaG;i51!  
} ; 6G7+&g`  
mwO9`AU;  
这样的话assignment也必须相应改动: ujS C  
w_#C8}2  
template < typename Left, typename Right > ){*9$486  
class assignment epgAfx-_OH  
  { T'!p{Fbg;  
Left l; HutQx  
Right r; 4Q:r83#  
public : sGG q~7  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Cs2kbG_  
template < typename T2 > lf#5X)V  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } = OzpI  
} ; r6vI6|1  
mcTC'. 9  
同时,holder的operator=也需要改动: E8L\3V4  
lUd4`r"  
template < typename T > [*1:?mD$  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const M)3'\x :  
  { `#4q7v~>oe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'm0_pM1:D  
} y+h/jEbM</  
Yf_/c*t\5  
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。 -J>f,zA  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 d)GR]^=r  
o_a'<7\#i  
return l(rhs) = r; |k#EYf#Y  
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。 pgPm0+N  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E+cx 8(   
8>`8p0I$+  
template < typename Tp > Oj '^Ww m  
class constant_t $B`ETI9g-N  
  { a fLE9  
  const Tp t; (-xVW#39  
public : V/tl-;W  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ki|OowP  
template < typename T > vI]V@i l  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const =R*IOJ  
  { p-*{x  
  return t; 6Ev+!!znu  
} Tnas$=J  
} ; V`@/"Djj  
Z%JAX>v&B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 x"A\ Z-xxz  
下面就可以修改holder的operator=了 = u&dU'@q  
f9t+x+ Z  
template < typename T > I#;.; %u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 3gYtu-1  
  { <?h(Dchq  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1n[wk'}qf4  
} a:s$[+'Y  
@ 6*eS+t\  
同时也要修改assignment的operator() 3zv0Nwb,  
{LT2^gy=  
template < typename T2 > f#-\*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } B<ZCuVWH:  
现在代码看起来就很一致了。 D;z!C ys  
9{0%M  
六. 问题2:链式操作 c3WF!~1r  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 i!eY"|o  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 &%tW  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 oJ|m/i)  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 G=l:v  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct xl Q]"sm1  
t ?05  
template < typename T > 5"bg 8hL  
struct result_1 [LrO"9q(  
  { zb s7G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VVfTFi<  
} ; 9%2h e)Yqc  
92~$Qa\S!  
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: ?rziKT5OOC  
=i6k[rg  
template < typename T > %vbov}R  
struct   ref _+Z5qUmQ  
  { !wC( ]Y  
typedef T & reference; /T 2 v`Li  
} ; ExF6y#Y G<  
template < typename T > h@J3+u<  
struct   ref < T &> nELY(z  
  { BU|)lU5)z  
typedef T & reference; U G4I @@=  
} ; IFW7MF9V  
'<'5BeU  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b5? kgY  
V9cj  
template < typename T > _|{Z850AS  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 5g.K yj|  
  { g ;X K3R  
  return l(t) = r(t); 0}po74x*r  
} v^ v \6uEP  
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。 At !@Rc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ) )t]5Ys%;  
%'VzN3Q5V  
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 J&B5Ll  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: I9x kqj  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F I~=A/:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 +G+1B6S  
最后的布局是: 7Hj7b:3K&!  
                Add  bDD29  
              /   \ E33WT{H&_'  
            Divide   5 P6({wx  
            /   \ 7~;)N$d\  
          _1     3 wO6>jW 7  
似乎一切都解决了?不。 d%K{JkD-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 (iIzoEpb8W  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 x:h)\%Dg<  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: c2L\m*^o  
!#W3Q  
template < typename Right > dp4vybJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const M.bkFuh  
Right & rt) const h8-uI.RZ  
  { N#@v`S  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); '8FHn~F  
} .v-2A);I  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ?y__ Vrw  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 tI5*0  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 Mb45UG#2  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ZE1${QFkG  
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。 B>sQcZ:  
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? rq1zvuUx  
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: 0uIBaW3s  
&|' NDcp  
template < class Action > irP*:QM  
class picker : public Action :^`WrcOJ  
  { FYb]9MX  
public :  4,?beA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} lkC|g%f  
  // all the operator overloaded |C5{[ z  
} ; JY,oXA6O  
FlY"OU*  
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。 2fNNdxdbT  
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: HrMbp  
EQX<<x"  
template < typename Right > }:QoYNq  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const N vTp1kI]  
  { G:` So  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); KC%&or  
} CrG!8}  
J25/Iy*byG  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > *pABdP+  
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。  Z`|\%D%  
InRcIQT  
template < typename T >   struct picker_maker L3 KJ~LI  
  { 7Jd&9&O U  
typedef picker < constant_t < T >   > result; J6ed  
} ; t< RPDQ>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Kaaz,C.$^  
  { A PrrUo  
typedef picker < T > result; M 9NT%7Il  
} ; .F[5{XV  
d/awQXKe7  
下面总的结构就有了: P0U&+^W"9  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 4ElS_u^cP7  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 <q Q@OUI   
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 E>O@Bv  
至此链式操作完美实现。 de[NIDA;`  
0-57_";%Q  
zQUNvPYM  
七. 问题3 P"Z1K5>2L  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '@IReMl  
2=%]Ax"R  
template < typename T1, typename T2 > f hNJB0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !89hO4 0r  
  { gvL*]U7  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -KfMK N~  
} /gex0 w  
JSaF7(a =  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tV4wkS=R|  
AJ3Byb=.  
template < typename T1, typename T2 > cIK4sOTJ&  
struct result_2 _1WA:7$C  
  { .Yz^r?3t  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  +ZFN8  
} ; M&sQnPFH  
;ZMIYFXRqh  
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? P{Q$(rOe  
这个差事就留给了holder自己。 *i!t&s  
    1u(n[<WtT_  
VW;E14  
template < int Order > M a3}w-=;  
class holder; H6Gs&yk3  
template <> h##U=`x3  
class holder < 1 > n</Rd=  
  { =}Q|#C  
public : D 5:'2i  
template < typename T > sM%l:Fv  
  struct result_1 8-cuaa  
  { qv |}>wU  
  typedef T & result; KP $AT}D  
} ;  -rT#Wi  
template < typename T1, typename T2 > 2^nws  
  struct result_2 ][YuJUK8  
  { Der'45]*^  
  typedef T1 & result; mX?t|:[b  
} ; XN{zl*`  
template < typename T > a:4!z;2 |  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const i CB:p  
  { rEbH< |  
  return (T & )r; .' h^  
} oiD{Z  
template < typename T1, typename T2 > ml!c0<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const BxZ7Bk  
  { kpNp}b8']  
  return (T1 & )r1; tZFpxyF  
} P8;1,?ou  
} ; 'q RQO(9&m  
+oHbAPs8  
template <> d<WNN1f  
class holder < 2 > 2]FRIy d  
  { tCPK_Wws?Z  
public : "5?1S-Vl  
template < typename T > _j*I\  
  struct result_1 fr$6&HDZ9  
  { ;vbM C74J#  
  typedef T & result; "" _B3'  
} ; [/l&:)5W>  
template < typename T1, typename T2 > iOL/u)   
  struct result_2 ,) aUp4*  
  { koE]\B2A6  
  typedef T2 & result; .M ID)PY-  
} ; |ZXz&Xor  
template < typename T > "=JE12=u  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /FC(d5I  
  { 8HHR  
  return (T & )r; IS;[oJef  
} ,mC=MpfzJ  
template < typename T1, typename T2 > 4I|pkdF_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const DF gM7if  
  { 8U4In[4  
  return (T2 & )r2; lvNi/jk  
} $xF[j9nM  
} ; @O-\s q  
]1W]  
"<%J^Z9G  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 U6y`:G;.  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: wfcR[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 1?.NJ<)F  
{vZAOz7#  
return l(i, j) = r(i, j); BQ70<m2D$  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4x@W]*i  
 obPG]*3  
  return ( int & )i; }7P[%(T5  
  return ( int & )j; p{ ``a=  
最后执行i = j; vF>]9sMv  
可见,参数被正确的选择了。 (A=Z,ed  
$H]NC-\+>  
aygK$.wos  
W"CG&.  
PAxR?2m{  
八. 中期总结 'fk6]&-I  
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: ,e'"SVQc  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Np+pJc1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 uY/C iTWr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor {zLgLBM  
^!n|j]aw  
_={mKKoHs  
'* /$66|  
y7GgTC/H  
B ?y[ %i  
九. 简化 'T3xZ?*q=  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 eV }H  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?du*ITim  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ' ~fP#y  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 v\?l+-A? y  
  +-*/&|^等 ;cp||uO  
2. 返回引用。 x~{W(;`!  
  =,各种复合赋值等 N%1nii  
3. 返回固定类型。 UdA,.C0  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) v$g\]QS p  
4. 原样返回。 )@y7 qb  
  operator, VwK7\j V  
5. 返回解引用的类型。 Ai5+ ;8z+  
  operator*(单目) K\s<<dRa  
6. 返回地址。 -dfs8[i  
  operator&(单目) GMoz$c6n_  
7. 下表访问返回类型。 #CB Kt,  
  operator[] FT-=^VA\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }n'W0 Sa  
  operator<<和operator>> [ q[2\F?CE  
,Tk53 "  
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。 zqZ/z>Gf  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: NmF8BmIj  
.f>7a;V?}  
template < typename Left > {eQijW2Z3  
struct value_return lQm7`+  
  { }1lZW"{e[  
template < typename T > o#BI_#b  
  struct result_1 uss!E!_%,  
  { kf9]nIo  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; imhE=6{  
} ; l0g+OMt  
bT|-G2g7Z  
template < typename T1, typename T2 > vGI)c&C>  
  struct result_2 =wD&hDn4  
  { yT='V1  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +V[;DOlll  
} ; *O)i)["  
} ; iWW >]3Q  
/WK1(B:  
T, PN6d  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait e#F3KLSL`  
6BEDk!  
下面我们来剥离functor中的operator() MIWc @.i2  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >xsY"N&1i'  
s|TO9N)pO  
return l(t) op r(t) }"v#_vJfz7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) >}JEX]V  
return op l(t) .0;\cv4}  
return op l(t1, t2) :QXKG8^  
return l(t) op 7+hc?H[&'  
return l(t1, t2) op ua_,c\iL  
return l(t)[r(t)] W%o! m,zFM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] A0v@L6m-O  
kr!>rqN5  
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: Z J1@z.  
单目: return f(l(t), r(t)); !:tr\L {  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); I#7H)^us  
双目: return f(l(t)); D-x*RRkpp  
return f(l(t1, t2)); Ra:UnA  
下面就是f的实现,以operator/为例 vmo!  
[ <k&]Kv  
struct meta_divide B7o US}M  
  { :lmimAMt  
template < typename T1, typename T2 > s ;]"LD@  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) gi)C5J4  
  { :7(d 6gEL  
  return t1 / t2; 7| j rk  
} w"O;: `|n  
} ; r@wE?hK  
%*IH~/Ld;]  
这个工作可以让宏来做: `49!di[  
3Ljj|5.q  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ F5M|QX@-  
template < typename T1, typename T2 > \ 9F~5Ht  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; dP]Z:  
以后可以直接用 K5??WB63B  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Kq+vAp).  
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 lE8_Q*ev  
(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。。。) U#XW}T=|  
:/RvtmW  
J{L d)Q,^  
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 #'RfwldD9  
) M(//jX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z=8l@&hYLq  
class unary_op : public Rettype n,_9Eh#WD  
  { yD8Qy+6L  
    Left l; \{ C ~B;=  
public : 1CV ?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 9[`\ZGWD  
t^%)d7$  
template < typename T > 54RexB o  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u^x<xw6f  
      { ]+ tO  
      return FuncType::execute(l(t)); ]@ Vp:RGMr  
    } Y$+v "  
2^U?Ztth6  
    template < typename T1, typename T2 > Xd1+?2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vy>(?[  
      { h96<9L  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Qkw_9  
    } _p9 _Pg8  
} ; gI@nE:(m  
T?`Ha\go  
zn|O)"C  
同样还可以申明一个binary_op vB5mOXGNq  
[?g}<fa  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > JxM32?Rm*w  
class binary_op : public Rettype `/WOP`'zM  
  { 2+R]q35-  
    Left l; W v,?xm  
Right r; Z0wH%o\  
public : T/J1 b-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oDG BC  
F#qc#s  
template < typename T > V gy12dE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7~QAprwVS  
      { ]2|KG3t  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4]Gm4zO  
    } -; i:bE  
<YCR^?hJSi  
    template < typename T1, typename T2 > i=fhK~Jd  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :z|$K^)7Z  
      { 6r[pOl:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); (+u&b< <6N  
    } `;m0GU68  
} ; Z1 (!syg  
Cwji,*  
E|6@h8 #  
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 UyF;sw  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 p-7?S^!l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x'%vL",%  
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。  8*uaI7;*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! !&v"+ K3lU  
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。。。 9R&.$5[W(s  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B\;fC's+  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) PX?^v8wlqL  
下面是修改过的unary_op ]a:T]x6'  
A!$sO p  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +5kQ;D{+  
class unary_op *$mb~k^R  
  { :U @L$  
Left l; |UcF%VNnz1  
  7a.iT-*  
public : SF[Z]|0gs  
c5[ ~2e  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R F;u1vEQ8  
Y&i&H=U  
template < typename T > ~4ijiw$  
  struct result_1 >R\@W(-g`  
  { |(Xxi  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; HEK?z|Ne  
} ; Y`xAJ#= ,i  
i}))6   
template < typename T1, typename T2 > 4!?4Tc!X  
  struct result_2 a4q02 cV  
  { &kH7_Lz  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; oL9ELtb ]s  
} ; Kf6D$}  
S7R*R}  
template < typename T1, typename T2 > UK[+I]I p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iciRlx.$c  
  { z qd1G(tO  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4@M}5WJ7  
} B{V(g"dM  
%XXjQ5p  
template < typename T > v6T<K)S  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gf8~Zlq4v  
  { P>|sCF  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~k ]$J|}za  
} 8,B#W#*{  
G/KTF2wl7  
} ; ~BXy)IB6  
?.nD!S@  
_Vr}ipx-k  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,awkL :  
好啦,现在才真正完美了。 L1q]  
现在在picker里面就可以这么添加了: eHyIFoaC/  
P;ZVv{mT  
template < typename Right > Vz y )jf  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3tmS/ tQp  
  { GbC JGqOR  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }7qboUGe  
} \F7NuG:m,  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 h>/L4j*Z  
&Hl w2^  
 b|Eo\l2  
3E8 Gh>J_  
t0 T#Xb  
十. bind R>,_C7]u  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 `O?j -zR  
先来分析一下一段例子 W{kTM4  
[Lf8*U"  
4&B|rf  
int foo( int x, int y) { return x - y;} *+J`Yk7}  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O+~@ S~  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 \Oe8h#%  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 tz%H1 `  
我们来写个简单的。 z*N%kcw"  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z$K[e  
对于函数对象类的版本: $rQi$w/  
B)qcu'>iy  
template < typename Func > ;]%Syrzp  
struct functor_trait ?"p.Gy)  
  { 8oJp_sw  
typedef typename Func::result_type result_type; biH ZyUJ  
} ; BM02k\%  
对于无参数函数的版本: =>xyJ->R  
d s}E|Q  
template < typename Ret > wzNGL{3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c_dg/ !Iu  
  { 9TZ4ffXV*  
typedef Ret result_type; ?o883!&v  
} ; )4CF*>*6V  
对于单参数函数的版本: ? ht;ZP  
IuN:*P  
template < typename Ret, typename V1 > 0k):OVfm=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Y2 QX9RN  
  { S{7 R6,B5  
typedef Ret result_type; #}|g8gh  
} ; T(4OPiKu  
对于双参数函数的版本: *fg|HH+i  
H=1Jq  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > XPd@>2  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \$[; d:9j  
  { 2GW.'\D  
typedef Ret result_type; i?D KKjN$  
} ; dWDM{t\}\  
等等。。。 R(dOQ. ;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy R\^XF8n6/  
b 9cY  
template < typename Func > b@  S.  
struct func_return pon0!\ZT=  
  { BMxe)izT;  
template < typename T > Yj/[I\I"m  
  struct result_1 nQ}$jOU &  
  { 9:1[4o)~  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ux=0N]lc  
} ; V<W$ h`  
NpN-''B\  
template < typename T1, typename T2 > 8P[aX3T7G  
  struct result_2 KVA~|j B  
  { 1$1[6 \3v  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; at5>h   
} ; @24)*d^1  
} ; GT3 ?)g{Z  
zEN3N n.8  
nBo?r}t4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ,"U_oa3  
7ElU5I<S  
template < typename Func, typename aPicker > O\&[|sGY{  
class binder_1 N,F$^ q6  
  { ##_Jz5P  
Func fn; gt Vnn]Jh  
aPicker pk; RwyRPc _  
public : IqrT@jgN-  
^p}|""\j  
template < typename T > &w"1VOV<  
  struct result_1 Htn''adg5  
  { _&xi})E^O]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5zk^zn)  
} ; \#O}K  
 roNRbA]  
template < typename T1, typename T2 > eemw I  
  struct result_2 Lw_s'QNWR  
  { uW4wTAk;qh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; PTZ/j g@71  
} ; |ryV7VJ8  
op5G}QZ  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} /.m &rS  
_ 0g\g~[  
template < typename T > '"Z\8;5i  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const O}w"@gO@.  
  { SSo7 U  
  return fn(pk(t)); &'KJh+jJ  
} &Ay[mZQ 7  
template < typename T1, typename T2 > F(}~~EtPHo  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +0Z,#b  
  { su\iUi  
  return fn(pk(t1, t2));  TG^?J`  
} 2uZ4$_  
} ; YDxEWK<  
L5j%4BlK/  
K*id 1YY  
一目了然不是么? ~OSgpM#O!T  
最后实现bind egXbe)ld  
8Z[YcLy"({  
c0aXOG^  
template < typename Func, typename aPicker > Z`]r)z%f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) E>I\m!ue  
  { 1LZ[i89&%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ='G-wX&k  
} 1Xn:B_pP  
=IH~:D\&  
2个以上参数的bind可以同理实现。 )sZJH9[K  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ic;M=dsh:  
?[VL 2dP0  
十一. phoenix Uu_Es{@  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ;lP/hG;`  
&,8F!)[9  
for_each(v.begin(), v.end(), mxEn iy  
( RIdh],-  
do_ <{P`A%g@  
[ N}gPf i  
  cout << _1 <<   " , " VS jt|F)t  
] 9y+0Zj+.  
.while_( -- _1), 7z;X@+O}s  
cout << var( " \n " ) v|Y ut~  
) iu.v8I ;<  
); ?>/9ae^Bw  
U[EZ, 7n8  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: z3Zo64V~7  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor r t0_[i  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bY UG4+rD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: m gE r+  
`n?Rxhkwp  
XY^]nm-{I  
template < typename Cond, typename Actor > Fs(FI\^  
class do_while Y*/e;mG.  
  { '\M]$`Et  
Cond cd; D/YMovH%  
Actor act; Dbu>rESz  
public : 43?uTnX/  
template < typename T > GIZw/L7Yb  
  struct result_1 es^@C9qt  
  { tj4/x7!  
  typedef int result_type; NHiac(&*  
} ; |Kb m74Z%  
,@kLH"a0  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 0b G#'.-  
/>n!2'!  
template < typename T > UC_o;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I(H9-!&  
  { $5:I~ -mx  
  do %xrldn%  
    { )FN\jo!!.  
  act(t); ik#ti=.  
  } ~)pso7^:  
  while (cd(t)); a<J< Oc!  
  return   0 ; &F:%y(;{Y  
} D"gv:RojD  
} ; Gz52^O :  
,BFw-A  
=~k}XB  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). D#P]tt.Z   
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"1I9zvT  
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。 0avtfQ +f  
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。 $*`E;}S0  
下面就是产生这个functor的类: 85e*um^  
aLl=L_  
osc A\r  
template < typename Actor > 6"?#E[ #[  
class do_while_actor ;d<O/y,:4  
  { -<L5;  
Actor act; * mH&Gn1  
public : 'P*OzZ4>$  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} P%ThW9^vnj  
yuC|_nL  
template < typename Cond > \x:} |   
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YC$>D? FW  
} ; :|8!w  
"[-W(=  
[)?9|yY"`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '14 86q@[$  
最后,是那个do_ kZhd^H.  
FY-eoq0O3  
1;PI%++  
class do_while_invoker g6+5uvpd  
  { rp^:{6O  
public : 7nB X@Uo  
template < typename Actor > T9'HQu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const _Fn`G .r<  
  { ~T/tk?:8Vi  
  return do_while_actor < Actor > (act); O\gVB!x  
} sy-#Eo#3  
} do_; Yg}b%u,Q  
$d,/(*Y#-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? C9_[ke[1D  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 cj^hwtx   
最后来说说怎么处理break和continue 0x<G\ l4  
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^A!k=>  
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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