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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda n(F<  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 N;Gf,pE  
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, BYA=M*f  
JY,l#?lM{  
-7Y'6''~W.  
5kL#V  
  class filler Zqe[2()  
  { 0ju wDd  
public : <?`e9o  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} rj`.hXO  
} ; jWb\"0)  
"N[gMp6U  
a1Y_0  
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: 14)kKWG  
)8A=yrTIT  
zj$Z%|@$  
W} +6L|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ywa.cq  
t+Tg@~K2[>  
C(Ba r#  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 CEJG=*3  
@0x.n\M_  
(V |q\XS  
K|' ]Hje\  
二. 战前分析 S g_?.XZc[  
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。 '&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 1PjX:]:  
@eD~FNf-]  
-T="Ml &  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); :$@zX]?M  
  /* --------------------------------------------- */ Mh@ylp+q  
vector < int *> vp( 10 ); %li{VDb  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); o~z.7q  
/* --------------------------------------------- */ hCx#Heh  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 9bYHb'70  
/* --------------------------------------------- */ 6/[h24d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q0cf]  
  /* --------------------------------------------- */ kys-~&@+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \>CBam8d  
/* --------------------------------------------- */ wB 0WR  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^{,}, i  
GTX&:5H\t  
(IWd?,H,n  
e @MCumc~+  
看了之后,我们可以思考一些问题: X!'Xx8  
1._1, _2是什么? (Y?yGq/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 M)It(K8R  
2._1 = 1是在做什么? 2FtEt+A+'  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 +\@\,{Ujy  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :=KGQ3V~eK  
ry=[:\Z~  
}T(q"Vf~  
三. 动工 T%b^|="@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ]7ZC>.t  
6 v#sq  
s`#j8>`M  
qdnNapWnc  
template < typename T > nFOG=>c}  
class assignment l%V}'6T  
  { X>YOo~yS5  
T value; wH5O>4LO  
public : x~I1(l7r  
assignment( const T & v) : value(v) {} VY26 Cf"  
template < typename T2 > HCCp<2D"C  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } h!3Z%M  
} ; Hqy>!1 !  
V'#u_`x"D)  
}C1}T}U  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9d|7#)a;  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment gM:oP.  
'r3}=z4Y  
=|^W]2W$  
B3=/iOb#  
  class holder lY8Qy2k|  
  {    r3K:  
public : *8HxJ+[,[  
template < typename T >  [?(W7  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const O-m}P  
  { =njj.<BO  
  return assignment < T > (t); x}24?mP  
} um4zLsd#v  
} ; h*'5h!  
Q^;\!$:M  
*/qc%!YV9  
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: '4S@:.D`  
JVYYwA^ .  
  static holder _1; B_1u<00kg  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 0pG(+fN_9  
"lya|;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .=<pU k 3G  
而不用手动写一个函数对象。 ) FsSXnZL  
$G.|5sEk  
U9%nku4  
/R?uxhV  
四. 问题分析 :H k4i%hGk  
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。 2Nzcej  
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。 1e%Xyqb  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Vi~+C@96  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 MH(g<4>*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 '\qr=0aW  
UYLI>XSd  
五. 问题1:一致性 dXN&<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?| ?XrTZ{5'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 oMf h|B  
JH, +F  
struct holder T 0C'$1T  
  { ,o6:  V]a  
  // 7hE=+V8  
  template < typename T > Jk{2!uP  
T &   operator ()( const T & r) const 5Uz(Bi  
  { Qc/J"<Lx  
  return (T & )r; J~6*d,Ry`  
} :36^^Wm  
} ; <o`]wOrl  
N_}Im>;!  
这样的话assignment也必须相应改动: !I$RE?7eY  
Sv",E@!f  
template < typename Left, typename Right > At:C4>HE@  
class assignment x=+H@YO\  
  { !9Ni[8&Fg0  
Left l; %8}w!2D S  
Right r; <FLc0s  
public : ~)(Dm+vZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} q|\Cp  
template < typename T2 > [X\2U4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } b&&'b )  
} ; w%na n=  
cE?J]5#^  
同时,holder的operator=也需要改动: Tl-B[CT  
cVi CWc2  
template < typename T > ;pYk+r6Cr  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qN(; l&Q  
  { pm|]GkM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 3j#F'M)s{  
} *2hzReM  
Cl=ExpX/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。 ~Y[b QuA=)  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 )`0 j\  
kv2:rmv  
return l(rhs) = r; H%V[% T4=  
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。 3iwZUqyq  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 7?@v}%w  
)HcC\[  
template < typename Tp > b9jm= U  
class constant_t wVX0!y6  
  { ^|z>NV5>  
  const Tp t; v.J#d>tvf  
public : ~KvCb3~X  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $'wl{D"  
template < typename T > 7 |A,GH  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const y+<HS]vyV  
  { n_Dhq(.  
  return t; ;anG F0x  
} ,@MPzpH  
} ; D:0PppE  
$Vh82Id^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 W@Wh@eSb;  
下面就可以修改holder的operator=了 '-_PO|}  
N\$6R-L  
template < typename T > 9 R1]2U$|  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~b/>TKn+  
  { J.(_c ' r  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); pe-d7Ou P  
}  -W ,b*U  
~heF0C_  
同时也要修改assignment的operator() bzS [X  
_BV:i:z  
template < typename T2 > s.R(3}/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } dE~ns ,+  
现在代码看起来就很一致了。 wH.'EC  
3& $E  
六. 问题2:链式操作 J(]nPwm=.-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 f]ef 1#  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 E'}$'n?:  
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。 .[! ^ L  
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。 |iI`p-L9  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct _!ed.h.r:  
82<!b]^1  
template < typename T > pY@+.V`a  
struct result_1 ;f?bb*1  
  { kaLRI|hC  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; L.'N'-BV  
} ; l/5/|UE9  
`N0E;=g  
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: /uWON4  
A [JV*Dt  
template < typename T > qA42f83  
struct   ref xN]bRr  
  { TV}SKvu  
typedef T & reference; ~F-,Q_|-  
} ; ()Z$j,2  
template < typename T > &2DW  
struct   ref < T &> %9K@`v-  
  { C*$/J\6xy  
typedef T & reference; .6*A~%-=[d  
} ; ,yoT3_%P  
9b0Z Ey{  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: B.o&%5dG  
RB!g,u  
template < typename T > /"U<0jot  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NNT9\JRv_  
  { F=#Wfl-o  
  return l(t) = r(t); nz(OHh!}u  
} C,E 5/XW  
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。 \Z$*8z=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _Cxs"to  
|7argk+  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 g!8-yri  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: KLk37IY2\  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 G8SJ<\?  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ? DPL7  
最后的布局是: pd|s7  
                Add <MYD`,$yu  
              /   \ W<2-Q,>Y  
            Divide   5 pJmn;XbME  
            /   \ *(rq AB0~  
          _1     3 {0|^F!1z  
似乎一切都解决了?不。 ~Oq(JM $M  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 p(v.sP4w  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Dbgw )n*2  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: B>R6j}rh'k  
uW]n3)7<I  
template < typename Right > a^22H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const -6? 5|\  
Right & rt) const @c/~qP4  
  { pCq{F*;  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); )XD_Yq@E  
} )Z62xK2  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9]Y@eRI<  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 UZyo:*yB  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 *aSFJK  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 *ce h ]v  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 `0L!F"W  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? DV. m({?  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: +iXA|L9=  
5yry$w$G)  
template < class Action > P^ a$?  
class picker : public Action 4`i_ 4&TS  
  { 3h4>edM  
public : &ha39&I  
picker( const Action & act) : Action(act) {} UW\.!TV  
  // all the operator overloaded 'p<(6*,"  
} ; yPL@uCzA@  
$zJ.4NA  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 )msqt!Ev  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: :5ji.g* 0  
r!;NH3 *  
template < typename Right > !a  /  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const O:1YG$uKa  
  { B"G;"X  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); k'm!|  
} HxkhlNB  
sp JB6n(  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ;lP)  
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。 =ahD'*R^A  
*b> ~L  
template < typename T >   struct picker_maker X@ TQD  
  { )s!x)< d;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; / JlUqC  
} ; I(C_}I>Wb  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > LNe- ]3wB  
  { !dZC-U~  
typedef picker < T > result; N/Z<v* i"  
} ; g4Tc (k#  
+YP,LDJ!v  
下面总的结构就有了: *C$ W^u5h  
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。 O<fbO7.-  
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。 m#Rll[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 'l2`05   
至此链式操作完美实现。 9Czc$fSSt  
Ur_~yX]Mo  
m+CvU?)gJ  
七. 问题3 [N{Rd[{QTL  
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。 z55P~p  
H1+G:TM  
template < typename T1, typename T2 > sq*sbdE  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const kFeuKSa^d  
  { hMdsR,Iq  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); OD{Rh(Id  
} ]  OR ]  
A07FjT5w8  
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: 9"&HxyOfX  
z[l17+v  
template < typename T1, typename T2 > ;+cZS=  
struct result_2 w J; y4  
  { kZfO`BVL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <wa}A!fu  
} ; iB{O"l@w  
i,,UD  
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? nXXyX[c4e  
这个差事就留给了holder自己。 ^IY1^x  
    j`(o\Fd )  
Wo\NX05-?  
template < int Order > rT <=`9^{  
class holder; '\P6NszY~  
template <> >AJtoJ=j  
class holder < 1 > ji:JLvf]%  
  { FK0nQ{uB"  
public : I@e{>}  
template < typename T > Q@nxGm  
  struct result_1 `G,\=c~{A  
  { YEQ}<\B\&  
  typedef T & result; 0fwo8NgX  
} ; $yBU ,lu}  
template < typename T1, typename T2 > xrS;06$  
  struct result_2 "2$C_aE  
  { s lXk <  
  typedef T1 & result; )Yy`$`  
} ; V\Cu|m&HI  
template < typename T > >^{}Hjt  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const xbSix:R=Z  
  { vaW, O/F  
  return (T & )r; /V^Gn;  
} ">j}!n 8J  
template < typename T1, typename T2 > k& 2U&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const glm29hF  
  { ?l &S:` L  
  return (T1 & )r1; .IE2d%]?  
} )\8l6Gw  
} ; c R*D)'/tl  
i]JD::P_H  
template <> M| :wC  
class holder < 2 > nRzD[ 3I  
  { OTY9Q  
public : gG!L#J?  
template < typename T > 4$oNh)+/h  
  struct result_1 !?,7Cu.5#6  
  { L'iENZ I$  
  typedef T & result; 9nN$%(EO5;  
} ; n6Je5fE  
template < typename T1, typename T2 > MqDz cB]  
  struct result_2 Z ]V^s8>  
  { D2z" Z@  
  typedef T2 & result; 0K<y }  
} ; x1VBO.t=*  
template < typename T > .jA'BF.  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?%-VSL>$w=  
  { S:aAR*<6  
  return (T & )r; Ta8;   
} <&^P1x<x  
template < typename T1, typename T2 > n;+CV~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const #bc$[%_  
  { )WuU?Tn&  
  return (T2 & )r2; ,j E'd'$  
} ?-C=_eZJ  
} ; Aj#bhv  
DLggR3K_\  
#[Z ToE4  
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> >。 Hj(ay4 8  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: gCfAy=-,V  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: tQ~vLPi$  
PIOG| E  
return l(i, j) = r(i, j); }.*"ezaZw  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M~/7thP{  
sT8(f=^)8F  
  return ( int & )i; [.:SV|AF#  
  return ( int & )j; 0> {&8:  
最后执行i = j; 8G3CQ]G  
可见,参数被正确的选择了。 zNG]v?JAh  
tV.qdy/]}  
@>:V?  
76 nrDE  
 \EI<1B  
八. 中期总结 J34/rL/s  
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: |z.x M>  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t"# .I?S0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 OeMI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor vX?MB  
P'}WmE'B}F  
C?dQ QB$  
yBKEw(1  
s|HpN  
lB)%s~P:s  
九. 简化 B|I9Ex~L  
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。 Z2P DT  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;@ <E  
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: 7+]+S`p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ~t=73 fwB  
  +-*/&|^等 t.\<Q#bN#  
2. 返回引用。 Cj/J&PDQ  
  =,各种复合赋值等 !V.2~V[^M  
3. 返回固定类型。 = 1ltX+   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) }^Ymg7wA  
4. 原样返回。 /FJ.W<hw  
  operator, V8KdY=[  
5. 返回解引用的类型。 xgp 6lO[  
  operator*(单目) etw.l~y   
6. 返回地址。 &[yW}uV<7  
  operator&(单目) 7=3'PfS  
7. 下表访问返回类型。 |-)2 D=P  
  operator[] #!.26RM:P  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wqnrN6$jf  
  operator<<和operator>> 6Dl]d %.  
}R&5Ye  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 -tPia=^  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'v^Zterr  
dgEH]9j&  
template < typename Left > iVaCXXf'  
struct value_return {u}d`%_.M  
  { Sgp1p}  
template < typename T > tRZA`&  
  struct result_1 |7# S0Ca@  
  { r+RFDg/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; KT3n -Y-,  
} ; 3a Y^6&  
L$zB^lSM  
template < typename T1, typename T2 > 1XppC[))  
  struct result_2 !+EE*-c1c  
  { E\Qm09Dj`<  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; qrr[QEFW  
} ; 8pXului  
} ; 9cqq"-$G`  
wH0m^?a!3  
'}5Yc,  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait [`n)2} k  
 j1~'[  
下面我们来剥离functor中的operator() Mn<#rBE B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: e+~Q58oD  
L,\wB7t  
return l(t) op r(t) b[/uSwvi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xg.o7-^M  
return op l(t) eAl;:0=%L  
return op l(t1, t2) rYI7V?  
return l(t) op K@<%Vc>L(  
return l(t1, t2) op Lk8[fFa4  
return l(t)[r(t)] h uIvXl  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] vT=?UTq  
k.n-JS  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }lQ`ka  
单目: return f(l(t), r(t)); 4\Q pS  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ix+sT|>  
双目: return f(l(t)); 0ZAT;eaB  
return f(l(t1, t2)); <=Z`]8  
下面就是f的实现,以operator/为例 c'}dsq\  
HU1ZQkf  
struct meta_divide al1Nmc #  
  { 'DdR2  
template < typename T1, typename T2 > M5Q7izM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) d:!A`sk7  
  { oMeIXb)z  
  return t1 / t2; Oz1S*<]=,~  
} b haYbiX?  
} ; U6xs'0  
;&} rO.0  
这个工作可以让宏来做: ^Q9!DF m  
Sg+0w7:2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G ~X93J  
template < typename T1, typename T2 > \ _I/uW|>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; [XbNZ6  
以后可以直接用 %8c2d  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) lF#p1H>\  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W[SZZV_(tu  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #V-0-n,`  
B,(zp#&yB  
S{ fFpe-  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 c( 8>|^M  
?}ly`Js  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "CY#_)  
class unary_op : public Rettype X:kr$  
  { &|YJ?},  
    Left l; |kc#=b@l  
public : sNHxUI  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} x_oiPu.V  
?B['8ju  
template < typename T > F tw ;T|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  3PUyua'  
      { c]PG5f xf  
      return FuncType::execute(l(t)); TfnBPO  
    } I6vy:5d  
U'p-Ko#  
    template < typename T1, typename T2 > $mu*iW\{  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !m:rtPD'  
      { U+ANSW/  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .^!<cFkCE  
    } TsF>Y""*M  
} ; r7Zx<c  
(RU\a]Ry  
fP8iz `n  
同样还可以申明一个binary_op <HB@j}qi  
f >$V:e([  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )8&;Q9'o  
class binary_op : public Rettype %U?1Gf e  
  { G7N Rpr  
    Left l; q+{$"s9v  
Right r; B&rw R/d  
public : YT~h1<se  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 0WI@BSHnM  
(~N[j;W,_W  
template < typename T > W|CZA  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;!(GwgllD  
      { D^ )?*(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]$&N"&q  
    } +)ba9bJ|  
lPZYd 8  
    template < typename T1, typename T2 > %$[#/H7=W  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <?FkwW\ ?  
      { ]x5+v0   
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Sp/<%+2(  
    } KdXqW0nm  
} ; N~|Z@pU"  
mX5%6{],  
 `6xr:s  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *2>kic aH  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Xv<K>i>k  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p(6KJK\  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 W2BZG(dm  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! <j}A=SDZ)  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 ^v5<*uf%m  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 d1';d6.u\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -dS@ l'$  
下面是修改过的unary_op Q<>b3X>O  
Z=dM7Lj*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > \:4SN&I~  
class unary_op hQ (84u  
  { G^V a$ike  
Left l; ha?M[Vyw4Q  
  U:0Ma 6<  
public : HCw,bRxm  
N/78Ub  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} an2Yluc;  
VWK%6Ye0  
template < typename T > G%ZP `  
  struct result_1 g'AxJ  
  { yA#nnu1  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4L_)@n}  
} ; a}Z+"D  
&y&HxV  
template < typename T1, typename T2 > s:3b.*t<  
  struct result_2 F+ %l= fs  
  { [ 2PPa9F  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]\y]8v5(  
} ; 82iFk`)T  
( 8X^pL  
template < typename T1, typename T2 > .C` YO2,  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h[mJ=LIrg  
  { V8#NXU g<!  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); M!aJKpf  
} ~=Q^ ]y,  
[ eb k u_  
template < typename T > Y,Lx6kU  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'Y.6sB  
  { k{H7+;_  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9Dbbk/j|  
} m%=*3gH]&  
THARr#1b};  
} ; \ef:H&r  
.TCDv4?  
bjo} 95  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug +D2I~hC0'  
好啦,现在才真正完美了。 7]9,J(:Ed  
现在在picker里面就可以这么添加了: d8iq9AP\o  
je5[.VTM  
template < typename Right > >7PNl\=gG  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const B$n1 k 45  
  { SF`(`h0e  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); }m'n1tm;  
} 2$ &B@\WY  
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。 QYi4A "$`  
|#sOa  
lh[?`+A  
XDHi4i47`o  
 6']HmM  
十. bind qXhdU/ =  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xW]65iav  
先来分析一下一段例子 0)M8Tm0$  
bAbR0)  
tJ 2GSZ`  
int foo( int x, int y) { return x - y;} E7M_R/7@y  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 TDUY&1[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 EY:IwDA.}  
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。 zg H(/@P  
我们来写个简单的。 J/O{x  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6i2%EC9  
对于函数对象类的版本: ^5.XQ 0n  
:W5W @8Y  
template < typename Func > dFF=-_O>  
struct functor_trait L,[Q{:CS  
  { tc<uS%XT4^  
typedef typename Func::result_type result_type; "VZXi_P  
} ; b>Y{,`E3  
对于无参数函数的版本: Xl$, f`f~  
tAF?. \x"g  
template < typename Ret > tq}45{FH3  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .w;kB}$YC  
  { ZZ7qSyBs?  
typedef Ret result_type; 0/b  _T  
} ; D:;idUO  
对于单参数函数的版本: t* =[RS*  
@p L9a1PJv  
template < typename Ret, typename V1 > gf1+yJ^d!  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > G[A3H> >  
  { ])o{!}QUl\  
typedef Ret result_type; nuXL{tg6  
} ; 1[^YK6a/  
对于双参数函数的版本: p,goYF??  
iN[x *A|h  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  L23}{P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > $[A\i<#  
  { TK fN`6  
typedef Ret result_type; & cSVOsi  
} ; !: ^q_q4  
等等。。。 kIVQ2hmv  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy {]< G=]'  
jYFJk&c  
template < typename Func > M'PZ{6;  
struct func_return U}RBgPX!  
  { 0RT8N=B83  
template < typename T > bI55G#1G  
  struct result_1 A^>@6d $2  
  { 3R3H+W0{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; O\ZC$XF  
} ; G aV&y  
IWQ0I&tzdx  
template < typename T1, typename T2 > k*\Bl4g  
  struct result_2 (4T0U5jgT  
  { y|2<Vc  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; x,!Dd  
} ; (?fU l$q\  
} ; <X:JMj+  
}l|S]m!  
6O As%QZ  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 x9"Cm;H%  
H OR8Jwf:  
template < typename Func, typename aPicker > 9{*{Ba  
class binder_1 P.'.KZJ:WD  
  { @up,5`  
Func fn; 3m1(l?fp  
aPicker pk; q(?+01  
public : rD].=.?1  
m&:&z7^p  
template < typename T > SM2Lbfp!u  
  struct result_1 mGjB{Q+  
  { Io1j%T#ZT  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7nek,8b  
} ; HIXAA?_eh=  
P:"R;YCvE  
template < typename T1, typename T2 > YYv0cV{E  
  struct result_2 apo)cR  
  { An{>39{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /MGapmqV9  
} ; |9#q7kM  
{A/r)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} EtKq.<SJ  
+/~]fI  
template < typename T > )G/bP!^+(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const jE\ G_>  
  { Alxf;[s  
  return fn(pk(t)); BNfj0e5b  
} V\cbIx(Z^  
template < typename T1, typename T2 > "do5@$p|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3iCe5VF  
  { S,c{LTL  
  return fn(pk(t1, t2)); 42NfD/"g+s  
} L  ;L:  
} ; c/|{yp$Ga>  
*;fTiL  
IT| h;NUG  
一目了然不是么? L4>14D\  
最后实现bind q)?%END  
?UtKu  
A2|Bbqd  
template < typename Func, typename aPicker > KD kGQh#9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) uNN/o}Qx  
  { >jW**F  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); rNP;53FtZl  
} ZcN0:xU  
O[ma% E*0  
2个以上参数的bind可以同理实现。 q+?&w'8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 <= 4$.2ym  
16iTE-J_  
十一. phoenix 4uXGp sL  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dn(!wC]  
N]P~`)  
for_each(v.begin(), v.end(), U% h.l  
( )Te\6qM  
do_ MhMiSsZ  
[ {7:1F)Pj  
  cout << _1 <<   " , " '12m4quO  
] ef)RlzL Oq  
.while_( -- _1), )s!A\a`vEd  
cout << var( " \n " ) REh"/d  
) opfnIkCe  
); '.v;/[0  
]46h!@~aC  
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: G4|C227EO  
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 3r~8:F"g  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Ua}R3^_)a  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jJ2rfdfj  
4@{;z4*`  
< se~wR  
template < typename Cond, typename Actor > D <iG*I  
class do_while LQF;T7VKS)  
  { K_M Ed1l  
Cond cd; D[>:az `  
Actor act; qsj$u-xhX  
public : #VhdYDbW  
template < typename T > Y1 Ql_  
  struct result_1 }R* %q  
  { 7{r7  
  typedef int result_type; g3ukx$Q{>  
} ; _N5pxe`  
"-:H$  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )a^&7  
PcsYy]Q/  
template < typename T > %s}{5Qcl/  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v} !lx)#  
  { 6GuTd  
  do `C4(C4u  
    { U%F a.bL~  
  act(t); K-'uE)  
  } zeGWM,!  
  while (cd(t)); @Mya|zb  
  return   0 ; %|4Kak]:Q  
} o"qxR'V  
} ; n{W(8K6d@[  
U9BhtmY  
,tXI*R  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 3_RdzW}f  
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。 :H>I`)bw  
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。 mBL?2~M  
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。 }>iNT.Lvd  
下面就是产生这个functor的类: U^}7DJ  
I`+,I`~u  
?0 cv  
template < typename Actor > otaRA  
class do_while_actor w.rcYywI  
  { JV,h1/a("  
Actor act; W2`3PEa  
public : R o{xprE1  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 3 K||(  
)M8,Tv*~  
template < typename Cond > Jr'a_ (~  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; IT#Li  
} ; GsO(\hR6^  
k^d^Todq.  
I\Y N!  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 $J<WFDn9  
最后,是那个do_ F7<u1R x]  
ES^J RX  
"C3J[) qC  
class do_while_invoker -~RGjx  
  { 8_wh9   
public : HP7~Zn)c  
template < typename Actor > Q e/XEW  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .p Mwa  
  { /:!l&1l:p  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z0M,YSnz  
} UvU@3[fw  
} do_; n5oX51J  
48S NI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c om4@NK  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 p7{H "AC  
最后来说说怎么处理break和continue cDYO Ju.  
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。 *Ej;}KSv  
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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