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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /cClV"S*G  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 !Mw/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, 3fLdceT  
E0qJ.v  
Z+V%~C1  
i?B<&'G  
  class filler -$!r+4|q  
  { J-+mdA  
public : Q7u|^Gu,5  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %rB,Gl:)g  
} ; \r aP  
9L7z<ntn  
GQg 2!s(  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: kt Z~r. +  
~d&&\EZ  
kQU4s)J  
#TUm&2 +V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eLT3b6'"?  
JAHmmNlW  
<nJGJ5JJ  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 (f"Qz~R|6_  
=0&XdxX  
>W+,(kAS  
[e,xC!2  
二. 战前分析 #HL$`&m  
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。 jA8Bmwt;w  
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 >#dLT~[\a  
}vZfp5Y  
1f3g5y'z5  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .\H-?6R^  
  /* --------------------------------------------- */ 4qDa: D"5  
vector < int *> vp( 10 ); PU ea`rE?R  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 6!)hl"  
/* --------------------------------------------- */ xe OfofC(l  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); HziQ%QR  
/* --------------------------------------------- */ ,6y.wNb:F  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^Zpz@T>m  
  /* --------------------------------------------- */ E5gt_,j>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); % A 5s?J?  
/* --------------------------------------------- */ rG-x 3>b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); gRs @T<k2  
[)}`w;#  
 k=t{o  
hJFxT8B/  
看了之后,我们可以思考一些问题: TH>uL;?=  
1._1, _2是什么? r *N@%T  
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。 11S{XbU  
2._1 = 1是在做什么? DM6(8df(  
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(5qVJ12  
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。 y[f%0*\B  
xxGQXW  
*W=1yPP  
三. 动工 Lz9|"F"V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Aa-OMo;~  
Ai%Wt-  
r"L:Mu  
cgcU2N6y;  
template < typename T > (eT9N_W  
class assignment }q_Iep  
  { O~Jf"Ht  
T value; ) fuAdG  
public : ME*zMLoF+  
assignment( const T & v) : value(v) {} D(_j;?i  
template < typename T2 > ;[C_ho  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } nKwOSGPQt  
} ; 9nd,8Nji  
7Or?$  
?YFSK  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 aE]RVyG@L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment [*vR&4mk  
&x.5TDB>%  
@ uL4'@Ej  
nwJub$5  
  class holder fn//j7 j  
  { 74A&#ecb{  
public : Y>i Qp/k:  
template < typename T > q\s>Oe6$  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -<\hcV`&  
  { i:R_g]  
  return assignment < T > (t); UWgPQ%}  
} 1A7(s0J8 :  
} ; CrGDo9JdvT  
s|Vbc@t  
E zU=q E  
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: c=B!\J<1  
B%co`0$  
  static holder _1; .A6Jj4`-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 t%s(xz#1  
`g'9)Xf4KT  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2reQd47  
而不用手动写一个函数对象。 =6, w~|W  
lt C  
L# .vbf  
d?GB#N|+g  
四. 问题分析 QlnI&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。 2,6|l.WFpE  
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。 ibuoq X`  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >@|XY<  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]#O~lq  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 78zwu<ET  
kSqMI'89  
五. 问题1:一致性 -[A=\]RfJ  
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?| )O6_9f_  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /s`8=+\9  
Z&Z= 24q_  
struct holder X./7b{Pax  
  { y}> bJ:  
  // lDtl6r/  
  template < typename T > '_M"yg6d  
T &   operator ()( const T & r) const 1NU@k6UHl  
  { !-|{B3"6  
  return (T & )r; >~* w  
} k%sh ;1.  
} ; idP2G|Z  
ujoJ6UOG  
这样的话assignment也必须相应改动: j !rQa^   
/HM 0p  
template < typename Left, typename Right > a*UxRi8  
class assignment ,=t}|!jx  
  { 9d >AnTf&H  
Left l; ^U{SUWl  
Right r; r=^?  
public : Xp_G9I,+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .hytn`+9  
template < typename T2 > J*"G*x#u  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } KFn[  
} ; {-e|x&-  
k|F TT  
同时,holder的operator=也需要改动: ]w9\q*S]  
U=\!`_f':  
template < typename T >  C\5"Kb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const nG !6[^D  
  { \6c8Lqa  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); g/e2t=qP  
} Qj',&b  
.0u@PcE:O  
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。 ` @Tl7I\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;UDd4@3`S"  
{G4{4D }  
return l(rhs) = r; 4ai|*8.  
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。 B|6_4ry0U  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $"6O92G(hJ  
2<8JY4]!]  
template < typename Tp > hy{1Ea/T  
class constant_t L<M H:  
  { |$a!Zx94^  
  const Tp t; E)utrO R  
public : {S5H H"  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} zTvGku[3  
template < typename T > q[MZSg  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k_hs g6Ur.  
  { z)U/bjf  
  return t; [5sa1$n96G  
} &3%V%_  
} ; )r.4`5Rc  
t*{BN>B  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 U *']7-  
下面就可以修改holder的operator=了 W"*~1$vf  
2 rx``,7Q  
template < typename T > Y5?OJO{h"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const T?V!%AqY:  
  { Rt2<F-gY  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 9L9+zs3 k  
} !,zRg5Wp4  
6y+}=)J  
同时也要修改assignment的operator() :FqHMN  
ym.:I@b?6  
template < typename T2 > Q% LQP!Kg  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } p`2w\P3;)  
现在代码看起来就很一致了。 /yNLFL"  
S1D=' k]  
六. 问题2:链式操作 1O@ D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yEB1gYJB  
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。 KR sY `[Y  
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。 5svM3  #  
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。 &yN/ AY`U  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct -N~eb^3[c  
}10ZPaHjl+  
template < typename T > {Jn*{5tZ>  
struct result_1 %1^E;n  
  { JuTIP6 /G  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; /Dk`vn2eN  
} ; ?3|jB?:k  
;'~GuZ#I  
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: \1R<GBC4  
(D1$&  
template < typename T > E[kf%\  
struct   ref "{"745H5  
  { 6< O|,7=_  
typedef T & reference; fA{t\  
} ; QssU\@ / Q  
template < typename T > E\lel4ai  
struct   ref < T &> +4]31d&3  
  { (&^k''f  
typedef T & reference; LOX}  
} ; 3yp?|> e  
,ctm;T1H+  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: nTQ&nu!  
oW\kJ>!  
template < typename T > (>a8h~Na  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const |];f?1  
  { g r[M-U  
  return l(t) = r(t); vE<z0l  
} Hu-Y[~9^L:  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 c|KN@)A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 |';oIYs|$  
-jdhdh  
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 nXFPoR)T  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: a7Yz X5n  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Tw0GG8(c  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 %Z]c[V.  
最后的布局是: ngI3.v/R  
                Add rS&"UH?c7  
              /   \ *iwV B^^$  
            Divide   5 q88;{?T1  
            /   \ }ofx?s}  
          _1     3 wJ Qm7n-+  
似乎一切都解决了?不。 +u\kTn  
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。 TcKt   
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。 vn(ji=  
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)S&o)6  
f<;w1sM\  
template < typename Right > & @rXt!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const R+b~m!5 8  
Right & rt) const x?rn< =  
  { v{c,>]@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %=[xc?  
} -J' 0qN!  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 V N<omi+4  
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。 4157!w'\y  
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。 @/f'i9?oM`  
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。 qayM 0i>>  
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。 :pXY/Pa  
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? tQ7:4._  
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: u/ZV35z  
3$f+3/l  
template < class Action > ?4%@"49n X  
class picker : public Action d$qi. %<kh  
  { /C\tJs  
public : pgipT#_K  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %yPjPUHy  
  // all the operator overloaded oo-O>M#5  
} ; Hzc5BC  
*F;W 1TF  
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。 >i!y[F  
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: ?mn&b G  
f~t5[D(\Q,  
template < typename Right > t/B4?A@C  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const p>9|JMk  
  { u ?7^+z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 4l rKU^-  
} Ou7nk:I@  
WG]`Sy  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'PWX19  
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。 Jt(RF*i  
0`KR8# A@  
template < typename T >   struct picker_maker D5"Xjo*  
  { 8T5W6Zs1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; vw w>]Z}  
} ; {M ^5w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Mi)h<lY  
  { MWq1 "c  
typedef picker < T > result; /{>_'0  
} ; a3J' c  
^y.|KA3[  
下面总的结构就有了: XIBm8IkF  
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。 sv)4e)1  
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。 wK!7mZ  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b ,e"x48q  
至此链式操作完美实现。 hV}C.- 6h  
&fe67#0r)  
9Ecc~'f  
七. 问题3 uNf97*~_  
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。 Ia j`u  
45Lzq6  
template < typename T1, typename T2 > . L9n  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const te;VGpv.  
  { rEwd76?  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 95mwDHbA  
} sB0m^Y'  
${{[g16X  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: &mkL4 jXG  
*FFD G_YG?  
template < typename T1, typename T2 > 5}TTf2&Xo#  
struct result_2 {]]#q0|  
  { *X uIA-9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; eCjyx|:J  
} ; 4m!w<c0NL  
cb }OjM F  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? L KLLBrm:  
这个差事就留给了holder自己。 49=L9:  
    C:.>*;?7  
Ac'pu,v  
template < int Order > h{: ]'/@~  
class holder; 3QCCX$,  
template <> {hoe^07XK  
class holder < 1 > ?Xj@Sx  
  { V;"Rp-`^  
public : mhI   
template < typename T > C8%MKNPd  
  struct result_1 "~q~)T1Z  
  { `SQobH  
  typedef T & result; Fg0!2MKq*  
} ; wW7#M  
template < typename T1, typename T2 > $!^C|,CS  
  struct result_2 z.;!Pj  
  { K"zRj L+  
  typedef T1 & result; kAs=5_?I  
} ; :qj7i(  
template < typename T > 5| Oj\L{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %$N,6}n  
  { 7n*"9Ai(  
  return (T & )r; "A0y&^4B@  
} Cx&l0ZXHEX  
template < typename T1, typename T2 > HGF&'@dn  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const /vpwpVHIpG  
  { =s9*=5r8  
  return (T1 & )r1; %~[@5<p  
} K{:[0oIHc  
} ; zm3$)*p1  
{s{+MbD  
template <> "q KVGd  
class holder < 2 > 5> !N)pA  
  { UG3}|\.u  
public : hFnUw2 6P  
template < typename T > VO~%O.>  
  struct result_1 ^fE8|/]nG9  
  { c]"w0a-`^@  
  typedef T & result; 9CAu0N5<  
} ; 6{I6'+K~  
template < typename T1, typename T2 > 0"Zxbgu)  
  struct result_2 .>S1do+  
  { IaK J W?  
  typedef T2 & result; YF>1 5{H  
} ; (\nEU! Y  
template < typename T > K+ ~1z>&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KwgFh#e  
  { g_0| `Sm  
  return (T & )r; VQ8Fs/Zt!  
} ">Ms V/  
template < typename T1, typename T2 > ;.^! 7j  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M(I%QD  
  { *=tA},`\7  
  return (T2 & )r2; !s:_>P`MQ  
} lbPn<  
} ; 5F!i%{XQvm  
ia,5=SKJ  
^=8/Iw  
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> >。 vy` lfbX@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: n5)ml)m  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: E)wf'x  
*3s-=.U~  
return l(i, j) = r(i, j); h!Y##_&&4  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 2vhP'?;K  
 S9^S W3  
  return ( int & )i; MNp4=R  
  return ( int & )j; ;+bF4r@:+  
最后执行i = j; \UX9[5|  
可见,参数被正确的选择了。 QO>';ul5  
E~VV19Bv]/  
R~eLEjezm  
PjXiYc&  
(?TK P 7  
八. 中期总结 5>UQ3hWo  
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: R0mkEM  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ";7/8(LBZ  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 sLFZ 61rT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;-BN~1Jg  
H@9QEj!Y  
Bsha)<  
KP 6vb@(6  
s0:M'wA  
y#8 W1%{x  
九. 简化  <4< y  
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。 Z1:<i*6>D  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ^Wn+G8n  
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: PgA1:i&'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  \S1W,H|  
  +-*/&|^等  \m+=|  
2. 返回引用。 8 nL9#b  
  =,各种复合赋值等 +H *6:  
3. 返回固定类型。 +@yU `  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) =F}qT|K  
4. 原样返回。 C`.eJF  
  operator, r=SC bv  
5. 返回解引用的类型。 lw99{y3<<  
  operator*(单目) o|q5eUh=EY  
6. 返回地址。 )=`DEbT  
  operator&(单目) qL`yaU  
7. 下表访问返回类型。 m{$}u@a  
  operator[] >`/s+V  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 sINf/mv+  
  operator<<和operator>> m*CW3y{n)  
sC.r$K+k5  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 z>iXNwz"?  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 4; 0#Z^p  
D$>&K&  
template < typename Left > _}ii1fLv  
struct value_return ~WORC\kCW  
  { iSR"$H{  
template < typename T > t&F:C  
  struct result_1 "'@D\e}  
  { S=.%aB  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; V6'u\Ch|  
} ; ?1c7wEk  
^suQ7#g  
template < typename T1, typename T2 > j@^zK!mO  
  struct result_2 i+_=7(e  
  { b/Ma,}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HY1K(T  
} ; l6 }+,v@#  
} ; p Zlt4  
GDe,n  
Rm}5AJ  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait D&I/Tbc  
2+DK:T[  
下面我们来剥离functor中的operator() @$ Nti>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tm1&OY  
8_G6X\q};  
return l(t) op r(t) - 0q263z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) KdYR?rY  
return op l(t) Vdefgq@<  
return op l(t1, t2) ],[<^=|  
return l(t) op JZ![:$:  
return l(t1, t2) op U`8Er48X  
return l(t)[r(t)] zPybP E8  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] rQGInzYp  
M!mw6';k  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: q :~/2<o  
单目: return f(l(t), r(t)); AXte&l=M  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A+foc5B  
双目: return f(l(t)); wIR"!C>LE  
return f(l(t1, t2)); cYe2 a "  
下面就是f的实现,以operator/为例 ~av#r=x  
]!P8{xmb@  
struct meta_divide @t1pB]O:  
  { V|B4lGS&  
template < typename T1, typename T2 > +se OoTKR  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) vu.?@k@  
  { [7HBn  
  return t1 / t2; L(cKyg[R  
} Wa.xm_4s2  
} ; _yR_u+5  
[>pBz3fn,  
这个工作可以让宏来做: mD ZA\P_  
V!Sm,S(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ @x}^2FE  
template < typename T1, typename T2 > \ /SS~IhUX  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; xP9h$!  
以后可以直接用 T?d}IDv1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) w xte  
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 PN 8#T:E  
(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。。。) d0ht*b  
1n&%L8]  
%HtgZeY  
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_<\h7  
Gos# =H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > eD2eDxN2  
class unary_op : public Rettype x3`JC&hF,q  
  { g] }!  
    Left l; z,E`+a;  
public : ~8mz.ZdY  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} .zt&HI.F  
%`T}%B  
template < typename T > 3h=kn@I  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9_jiUZFje  
      { PX/{!_mM  
      return FuncType::execute(l(t)); X<Cf y  
    } X0^@E   
Hd\oV^ >  
    template < typename T1, typename T2 > ru9@|FgAE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #|(>UM\  
      { Zr2T^p5u  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Pp8G2|bz  
    } BgUp~zdo  
} ; o8<~zeI  
MI(#~\Y~P  
u*I'c2m  
同样还可以申明一个binary_op $H)!h^7^9  
)fIG4#%\  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > uF}dEDB|;  
class binary_op : public Rettype ys`oHS f  
  { 0(f+a_2^Q  
    Left l; ilJ`_QN  
Right r; 'm6bfS^T  
public : <&) hg:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} nr -< mQ  
<7rj,O1=  
template < typename T > TB.>?*<n]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M@h"FuX:  
      { = <Sn&uL  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 0?/gEr  
    } 0KgP'oWvY  
XL aD#J  
    template < typename T1, typename T2 > d^6-P  R_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const &@CUxK  
      { \a|~#N3?  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 1`L.$T,1!  
    } $<2d|;7r  
} ; m{RXt  
k]r4b`x`  
.$}z</#!  
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 G93V=Bk=  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 |36%B7H  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?uL-qsU  
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。 #CI0G  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ~>9G\/u j  
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。。。 :X'B K4EN  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &a=rJvnIO&  
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) F>#F@j^c  
下面是修改过的unary_op v.C  
XPMUhozV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > pA_u;*  
class unary_op [@VzpVhXz  
  { P,)D0i  
Left l; :P2!& W  
  l\V1c90m  
public : p\;8?x  
WUz69o be  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 3>L5TYa  
5&EBU l}  
template < typename T > Ekq(  
  struct result_1 jG{?>^  
  { 965x _ %  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q\i&E Rr  
} ; 1DAU *^-  
fm^`   
template < typename T1, typename T2 > l"dXL"h  
  struct result_2 ub>:dNBN  
  { 4<UAT|L^`  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 5ta;CG  
} ; Y(1?uVYW\d  
S{e3aqT#N  
template < typename T1, typename T2 > qfCZ [D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sj/k';#g  
  { iOv>g-t:  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); mUP!jTF  
} /P9fcNP{y  
.,qh,m\Fo  
template < typename T > 9QHj$)?k,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9"S iHp\)  
  { gS[B;+d  
  return OpClass::execute(lt(t)); |H^v8^%>zm  
} fP4P'eI  
kzCJs  
} ; \/ri|fm6l#  
;?iu@h  
5({_2meJ:  
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 nJv=kk1|o  
好啦,现在才真正完美了。 .6rbn8h  
现在在picker里面就可以这么添加了: {Z <`@\K3  
pV8tn!  
template < typename Right > 9wf"5c  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5$:9nPAH  
  { 0w TOdCvmb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); (AjgLNB  
} =IX-n$d`>  
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。 p]y.N)a  
38X{>*  
B<.\^f uS  
vc3r [mT  
d:A'|;']  
十. bind 1]0;2THx  
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。 ~AaEa,LQ  
先来分析一下一段例子 T ?A3f]U  
,{(XT7hr  
7p!f+\kM  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Qp:m=f6@  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 r~QE}00@^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 fXnewPr=#  
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。 '/loJz 1  
我们来写个简单的。 3jW&S  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ()Wu_Q  
对于函数对象类的版本: *6u2c%^  
6Xo"?f  
template < typename Func > pQ^V<6z}  
struct functor_trait ,vMAX?c  
  { i-wWbZ-  
typedef typename Func::result_type result_type; ^@=4HtA  
} ; ^gyI-S(;  
对于无参数函数的版本: RSB+Saf.8  
K3=0D!Dq  
template < typename Ret > H*N{4zBB  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 0cfGI%  
  { `h :!^"G  
typedef Ret result_type; ui`EODhA(  
} ; 2(\PsN w!  
对于单参数函数的版本: x7gd6"10^  
E^{!B]/oP  
template < typename Ret, typename V1 > )'7Qd(4WT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >y#qn9rV1  
  { Dz2Z (EXI~  
typedef Ret result_type; c,)]!{c  
} ; _e8v12s  
对于双参数函数的版本: p NQ7uy  
mv,a>Cvs[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ;[P>  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xf7YIhL^*  
  { (5+g:mSfr  
typedef Ret result_type; =\)zb'\=d  
} ; >6WZSw/Hq  
等等。。。 "dOQ)<;  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y|0/;SjV  
SE i\H$ !  
template < typename Func > c 8Q2H  
struct func_return 0/!0W%f[}  
  { wm ?%&V/#  
template < typename T > p9\*n5{  
  struct result_1 -jrAk  
  { }$uwAevP{y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; !OPHS^L  
} ; \WdSj  
!:esdJH  
template < typename T1, typename T2 > +`mI\+y,  
  struct result_2 `]4(Z"R  
  { fJk'5kv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; EX, {1^h  
} ; s?9Y3]&+&M  
} ; ~FXq%-J  
S&[9Vb  
}F9#3W&`c  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 S+t2k&pm  
)~nieQEZQ  
template < typename Func, typename aPicker > TOa6sB!H  
class binder_1 Fe: ~M?]  
  { <*u^8lCA  
Func fn; {;u+?uY  
aPicker pk; BjTgZ98J  
public : HmU6:8V *Z  
y | I9"R  
template < typename T > B#5[PX  
  struct result_1 G7-k ,P^  
  { /yY}.S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; lt2MB#  
} ; Tj<B;f!u  
"VoufXM:  
template < typename T1, typename T2 > *0V'rH)  
  struct result_2 WMWMb3  
  { $[7/~I>m  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Wy-y-wi:p  
} ; yUxz,36wZ  
*W,[k&;:  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} sD{Wc%5  
[)0^*A2  
template < typename T > $o$WFV+h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const u.?jWvcv  
  { 4"!kCUB  
  return fn(pk(t)); T 7qHw!)  
} A+4Kj~`!  
template < typename T1, typename T2 > Lh.-*H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N{@~(>ee^  
  { >*!^pbZfX  
  return fn(pk(t1, t2)); \"Z\Af<  
} :!?Fq/!  
} ; !g=b=YK  
Gui[/iY,F  
G^dzE/ :  
一目了然不是么? Zp<#( OIu  
最后实现bind E:PPb9Kd  
MOp "kA  
`Gl[e4U  
template < typename Func, typename aPicker > &uBf sa$  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) zx.SRs$  
  { W5:fY>7  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8?: 2<  
} XAtRA1.  
&o1k_!25  
2个以上参数的bind可以同理实现。 IJDbm}:/e  
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。 <$25kb R5K  
hH%fWB2(  
十一. phoenix fy|I3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \$ss  
MLmaA3  
for_each(v.begin(), v.end(), BB(v,W  
( 3=} P l,  
do_ v*<rNZI  
[ `s Pk:cNz~  
  cout << _1 <<   " , " 87eH~&<1  
] [cl+AV "  
.while_( -- _1), ~82 {Y _{/  
cout << var( " \n " ) A^LS^!Jz  
) ue'dI   
); ozl!vf# kv  
,\aL v  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: T.-tV[2  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Ld/6{w4ir  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 TqfL Sm|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V d]7v  
-Wh 2hWg+  
VEn3b  
template < typename Cond, typename Actor > LEOa=(mN\  
class do_while nLv~)IQ}:  
  { pLV %g#h  
Cond cd; L%QRWhB  
Actor act; BF;}9QebmS  
public : g#7Q-n3^  
template < typename T > P4eH:0=#  
  struct result_1 W|uRQA`  
  { {~s\a2YH  
  typedef int result_type; A,=> |&*  
} ; y'>JT/Q5  
#M+_Lk3  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} *vEj\  
9PV+Kr!c5I  
template < typename T > o)7Ot\:E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MV!d*\  
  { d%epM5  
  do o76!7  
    { re}PpXRC  
  act(t); l(}L-:@A  
  } UL>2gl4s/  
  while (cd(t)); @pYC!;n+  
  return   0 ; .QwB7+V4  
} ^~7Mv^A  
} ; Md~._@`|K  
SBs!52  
ZZTf/s*  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). llWY7u"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 /93z3o7D>  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 +'MO$&6  
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。 }HmkTk  
下面就是产生这个functor的类: #=33TvprR2  
'g'RXC}D>  
Gau@RX:O  
template < typename Actor > Bmcc SC;o4  
class do_while_actor A|:+c*7]  
  { B7|%N=S%/  
Actor act; =s]2?m  
public : ^H1m8=  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} tgi%#8ZDpz  
7Hgn/b[?b  
template < typename Cond > a7F_{Mm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; L%Rw]=v}v  
} ; I}0 ?d  
 ^RT_Lky  
{f)aFGp  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 V&vG.HAT  
最后,是那个do_ ~ho,bwJM[T  
>3KlI  
/#(IV_Eol  
class do_while_invoker /Wjc\n$'  
  { KB :JVK^<  
public : E QU@';~8  
template < typename Actor > /HhA2 (g%  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const V;"2=)X  
  { q0Q[]|L  
  return do_while_actor < Actor > (act); <PuY"-`/Oc  
} xR&:]M[Vg  
} do_; HJ]e%og  
hZL!%sL7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? f'(F'TE  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Sk!' 2y*@&  
最后来说说怎么处理break和continue <3@nv%  
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。 $hcv}<$/  
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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