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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda :UyNa0$l:"  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 4a&*?=GG  
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, 7h3#5Y  
i09w(k?  
4|Wg lri  
H.D1|sU  
  class filler f~RS[h`:  
  { y~w -z4  
public : e+!+(D  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} D?v)Xqw=  
} ; Q bg,q  
$8{|25 *E  
QEavbh^S  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: @-~ )M_  
Q UQ"2oC  
m5G9 B-\?  
TJB) ]d<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); <HLe,  
*6-fvqCv  
Zewx*Y|  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wQ7G_kVp  
J< E"ZoY  
oPX `/ X#  
^st.bzg+[  
二. 战前分析 0u?{"xH{+}  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ~4YLPMGKl  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {EoRY/]  
#q06K2  
uA} w?;  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); < O5r|  
  /* --------------------------------------------- */ ,Tb~+z|-[  
vector < int *> vp( 10 ); wX0m8" g@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 5&y;r  
/* --------------------------------------------- */ \,w*K'B_Y  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); U%Kv}s/(F{  
/* --------------------------------------------- */ D*>EWlZ   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O:=%{/6&D  
  /* --------------------------------------------- */ n9;z=   
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); p m4g),s  
/* --------------------------------------------- */ v{N4*P.0T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Y1?"Ut  
/-#1ys#F=  
)w{bT]   
^ lUV^%f  
看了之后,我们可以思考一些问题: d,Fj|}S  
1._1, _2是什么? oBA]qI  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 H O^3v34ZO  
2._1 = 1是在做什么? ~{#$`o=  
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。 >t[beRcR6  
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。 C+*qU  
U5 `h  
GAZTCkB"  
三. 动工 [3yzVcr~4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4k HFfc  
RGeM.  
:QndeUw  
GTj=R$%09  
template < typename T > o]&w"3vOP0  
class assignment P%#EH2J  
  { +h64idM{U  
T value; 6,ZfC<)  
public : M~0A-*N  
assignment( const T & v) : value(v) {} }@6/sg  
template < typename T2 > 2(-J9y|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?P+n0S!  
} ; z/JoU je  
KuU]enC3  
Kk}|[\fW  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 m3apeIEi[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment h\oAW?^  
kQ,#NR/q6  
}!5x1F!  
B!`Dj,_  
  class holder P87!+pB(  
  { h>'9-j6B  
public : DcNQ2Zz?%  
template < typename T > b7 pD#v  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X5@S LkJ-`  
  { ^w0V{qF{  
  return assignment < T > (t); 61Z#;2]  
} (M1HNIM;(  
} ; 4%8}vCs  
=!axQ[)A  
Zz"b&`K  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 7}r!&Eb  
TZ`@pDi  
  static holder _1; egBjr?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 +GgJFBl  
AL%gqt]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); E8TJ*ZU  
而不用手动写一个函数对象。 U Hej5-B  
y Iab3/#`  
9uXuV$.  
U>q&p}z0 H  
四. 问题分析 AN!MFsk  
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。 [DW}z  
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。 ISQC{K']J  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }Pm>mQZ},  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 -S7PnR6  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 b#**`Y  
?4X8l@fR  
五. 问题1:一致性 .Z,3:3,]  
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?| 5yvaY "B  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 FmfPi .;1  
?'xTSAn  
struct holder "6T: &>  
  { 5ryzAB O\2  
  // ?;{fqeJz  
  template < typename T > p*11aaIbp~  
T &   operator ()( const T & r) const :ZP4(}  
  { [x {S ,?6  
  return (T & )r; CaX0Jlk*  
}  u/ Os  
} ; ~c e?xr|  
[C GFzxz$  
这样的话assignment也必须相应改动: .U8Se+;  
zeqP:goy  
template < typename Left, typename Right > IrJPP2Q  
class assignment pUvbIbg+  
  { Qg)=4(<Hr  
Left l; (nhv#&Fd+  
Right r; br!:g]Vh  
public : OL,3Jh% x  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DzZ)a E  
template < typename T2 > G2FP|mf,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } U Ox$Xwp5&  
} ; oDyrf"dl  
-Cb<T"7  
同时,holder的operator=也需要改动: aR }|^ex  
*wNX<R.  
template < typename T > ryz [A:^G  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const #z|\AmZ\  
  { ~[@Gj{6p0  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); bYr;~ ^  
} e=11EmN9  
];bl;BP  
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。 Z[.+Wd\)-9  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 oB9t&yM  
d^"dL" Q6m  
return l(rhs) = r; #!Iez vWf  
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。 _Qy3A T~  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: )ca^%(25!z  
@w1@|"6vF  
template < typename Tp > | v? pS  
class constant_t DRldRm/  
  { j8@ Eqh  
  const Tp t; l@+WGh  
public : `={s*^Ta  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} _":yUa0D  
template < typename T > }*!7 Vrep  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Tct[0B  
  { ^ <Z^3c>/  
  return t; FzOr#(^  
} cD-.thHO  
} ; A>"v1Wk  
4(aDi;x"w  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 7m;2M]BRi  
下面就可以修改holder的operator=了 4X2XSK4  
c#q OK  
template < typename T > |aiP7C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >wK ^W{  
  { r7tN(2;5  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); SrV+Ox  
} ;H#'9p,2  
c5uT'P"  
同时也要修改assignment的operator() {}?;|&_  
0A%>'<  
template < typename T2 > Gt&x<  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } o.tCw\M$g  
现在代码看起来就很一致了。 0B(<I?a/  
tuA,t  
六. 问题2:链式操作 *_<P% J  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Lc>9[! +#  
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。 ;!<WL@C~  
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。 I*e8 5wef  
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 Q&9b_  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r`]&{0}23  
K 7)1wiEj  
template < typename T > 0G/VbS  
struct result_1 Jtj_R l !  
  { QN[-XQ>Xt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; )hH9VGZq(  
} ; GyV3]Qqj  
!F0MLvdX7^  
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: wj>mk  
a a<9%j  
template < typename T > ~Mv@Bl  
struct   ref 6KiI3%y?0  
  { Xtqjx@ye  
typedef T & reference; T ,, Ao36  
} ; DPvM|n`TW  
template < typename T > QDlEby m  
struct   ref < T &> o56_t{<  
  { Dc |!H{Yr  
typedef T & reference; ]KGLJ~hm>  
} ; _W41;OY  
bS{7*S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ![WX -"lW  
Nw@tlT4  
template < typename T > DG8LoWZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const >;',U<Wd  
  { $AAv%v  
  return l(t) = r(t); <{7CS=)  
} sDnHd9v<?t  
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。 .BGM1ph}~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 "|CzQ&e  
qkC+9Sk  
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 w]n20&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: :.!]+#Me  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 de{KfM`W;  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 3 $;6pY  
最后的布局是: YV*s1 t/  
                Add eR r.j  
              /   \ 0$3\D S<E  
            Divide   5 QRj>< TKi  
            /   \ {aI8p}T  
          _1     3 r]eeKV,{p  
似乎一切都解决了?不。 >9c$2d|>  
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。 ]!J 6S.@#+  
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。 27*u^N*z@  
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: jw$3cwddH  
4C^;lK  
template < typename Right > P"0S94o:5J  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const V,bfD3S3  
Right & rt) const THirh6  
  { b:.aZ7+4  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &eV& +j  
} HlqvXt\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Ktg{-Xl  
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。 9I8{2]  
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。 >N>WOLbb7(  
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。 9l2,:EQ*  
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。 &^e%gU8!\  
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? #%k!`?^fbK  
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: *6~ODiB  
F)/}Q[o8  
template < class Action > @-bX[}.  
class picker : public Action _^Lv8a3(O  
  { ][- N<  
public : jC1mui|Y^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} h+Km|  
  // all the operator overloaded 4g]Er<-P  
} ; tS,nO:+x  
|du@iA]dP  
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。 *,hS-  
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:  t4pc2b  
_ngyai1  
template < typename Right > ?)x>GB(9ZN  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const !YL|R[nDH|  
  { ([zt}uf  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); DGr{x}Kq  
} \B"5 Kp<  
Z<ozANbk  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 9;s:Bo  
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。 $5y%\A  
%pgie"k   
template < typename T >   struct picker_maker tLe!_p)  
  { Q=J"#EFs  
typedef picker < constant_t < T >   > result; f7 V36Q8  
} ; ZzLmsTtzIu  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > / <WB%O  
  { / ]_T  
typedef picker < T > result; y0>asl  
} ; 'M185wDdAl  
7P O3{I  
下面总的结构就有了: 6lO]V=+  
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。 VTySKY+  
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。 qEr2Y/:i"  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 r  H;@N  
至此链式操作完美实现。 q}e"E cr  
1VK?Svnd  
<qN0Q7  
七. 问题3 T!5m'Q.  
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。 8 $0D-z  
sfi.zu G  
template < typename T1, typename T2 > <m9hM?^q  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xy$73K6  
  { =8$//$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); | 2BIAm]  
} q%TWtQS  
*"` dO9Yf_  
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: *T j(IN  
Y~Y-L<`I  
template < typename T1, typename T2 > 9{|JmgO!  
struct result_2 G\G TS}u[  
  { >k,|N4(  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J]/TxUE  
} ; %`%oupqm+  
!"/]<OQ   
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? `rsPIOu  
这个差事就留给了holder自己。 Mg;%];2Nt  
    5G=<2;  
mZ 39 s  
template < int Order > dt(~)*~R  
class holder; ia 1Sf3  
template <> lY/{X]T.(  
class holder < 1 > 0xrr9X<  
  { QQUeY2}  
public : \O5`R-  
template < typename T > |m7U^  
  struct result_1 %0C<_drW  
  { u-PAi5&n  
  typedef T & result; sm5\> L3V  
} ; Y-\hV6v6  
template < typename T1, typename T2 > &Oc^LV$6  
  struct result_2 ]|62l+  
  { bVmHUcR0  
  typedef T1 & result; ZC 7R f  
} ; ~Q"3#4l  
template < typename T > ^;jJVYx-PP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ^T@ (`H4@  
  { bh|M]*Pq  
  return (T & )r; s.I%[kada  
} >(mp$#+w  
template < typename T1, typename T2 > WZO8|hY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const q`z/ S>  
  { V(_OyxeC{2  
  return (T1 & )r1; `s5<PCq  
} .?R~!K{`  
} ; iSu7K&X9q  
n2&*5m&$  
template <> ,T@+QXh  
class holder < 2 > i^Vb42%y  
  { M#X8Rs1`  
public : xY9 #ouF  
template < typename T > Fb=(FQ2Y?  
  struct result_1 k#Qav1_  
  { bA}9He1  
  typedef T & result; 4-;"w;  
} ; nVkx Q?2  
template < typename T1, typename T2 > jGpSECs  
  struct result_2 C(zgBk  
  { |f), dC  
  typedef T2 & result; |U{9Yy6p  
} ; F: %-x=q  
template < typename T > l?pF?({  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const lM1~ K  
  { cb!mV5M-g  
  return (T & )r; TI4#A E  
} ,5oe8\uz  
template < typename T1, typename T2 > MCOiB <L6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z`x|\jI  
  { /j l{~R#1  
  return (T2 & )r2; O b'B?  
} j6v|D>I  
} ; -!MrG68  
M)S(:Il6Xx  
z~&uLu  
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> >。 -^sW{s0Rc  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `roos<F1D  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: MU6|>{  
X`i'U7%I  
return l(i, j) = r(i, j); vD<6BQR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) iUSP+iC,  
*69{#qN  
  return ( int & )i; np2oXg%  
  return ( int & )j; fkf69,+"]  
最后执行i = j; V]I@&*O~ r  
可见,参数被正确的选择了。 Gl8D GELl;  
nOq?Q  
K$v SdpC  
rEz-\jLD~  
+8qtFog$\g  
八. 中期总结 o6`4y^Q{/  
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: c%1k'Q  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 .T~<[0Ex+U  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =k.:XblEe[  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor EdGA#i3  
,fWQSc\}  
wM.z/r\p  
g4b-~1[S  
?LJ$:u  
fP3e{dVf  
九. 简化 cs[_TJo  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k=;>*:D%  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ;:<z hO  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: |;xm-AM4r  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 A/5??3H  
  +-*/&|^等 fM,!9}<  
2. 返回引用。 & \<!{Y<'  
  =,各种复合赋值等 MJ5Ymt a  
3. 返回固定类型。 FY;\1bt<<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) #yNSQd  
4. 原样返回。 Br/qOO:n$}  
  operator, 6oTWW@  
5. 返回解引用的类型。 {g8uMt\4  
  operator*(单目) kk|7{83O  
6. 返回地址。 GJZGHUB=>  
  operator&(单目) PJd7t% m;  
7. 下表访问返回类型。 Pdgn9  
  operator[] 3a9%djGq  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5)712b(&  
  operator<<和operator>> E/bIq}R6  
K:!){a[  
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。 Xge]3Ub  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =BD}+(3  
%=p:\+`VI  
template < typename Left > ^gw htnI  
struct value_return [6 d~q]KH  
  { ^RL#(O  
template < typename T > nc<w DE6  
  struct result_1 feJzX*u  
  { +_^Rxx!XA  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ggluQGA  
} ; 2_S%vA<L  
2MT_5j5[N  
template < typename T1, typename T2 > 05sWN0  
  struct result_2 Z_b^K^4  
  { 1XfH,6\8i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {u!Q=D$3  
} ; L'i0|_  
} ; eAqSY s!1  
Q 6>7{\8l  
#Z;6f{yWf  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nsT]Yxo%M  
6yDj1PI  
下面我们来剥离functor中的operator() ,m4M39MWJ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: JA]TO (x  
0!4;."S  
return l(t) op r(t) kg,t[Jl  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) > L5fc".  
return op l(t) z+@ CzHCN  
return op l(t1, t2) yH`4 sd  
return l(t) op !-G'8a|7  
return l(t1, t2) op ( mV*7Z  
return l(t)[r(t)] sb1Zm*m6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] D.7,xgH  
L >* F8|g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: +SM&_b  
单目: return f(l(t), r(t)); 9gu$vF]9!  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); w$5~'Cbi  
双目: return f(l(t)); 3k%fY  
return f(l(t1, t2)); z-9@K<`H  
下面就是f的实现,以operator/为例 *[ ' n8Z  
i 4sd29v  
struct meta_divide Tbf@qid e  
  { 8(AI|"A"-  
template < typename T1, typename T2 > | aAu 4   
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) oAnNdo  
  { ^Rel-=Z$B  
  return t1 / t2; ^{ Kj{M22  
} aJ!(c}N~97  
} ; +jpaBr-O#  
$x5,Oen  
这个工作可以让宏来做: b*;zdGX.A9  
N 3M:|D  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ -|1H-[Y(  
template < typename T1, typename T2 > \ w@K4u{|  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; W|~Jl7hs8Q  
以后可以直接用 #=}dv8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =O~ J  
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 sObH#/l`  
(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。。。) 7z.(pg=  
*.'9eC0s  
F'v3caE  
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 3Jt7IM!9[  
B~%'YQk  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > O?p8Gjf  
class unary_op : public Rettype 8|-j]   
  { oK-T@ &-  
    Left l; MU  }<-1  
public : [Ej#NHs  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \BRx dK'  
UxGr+q  
template < typename T > *8QESF9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N}$$<i2o  
      { 73n|G/9n[  
      return FuncType::execute(l(t)); |iGfX,C|  
    } xgdS]Sz  
i146@<\G{P  
    template < typename T1, typename T2 > L9lNAiOH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  9S<87sO  
      { FJ/>=2^B  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Z$UPLg3=;_  
    } "7]YvZYu0  
} ; >DFpL$oP  
n;Nr[hI  
*qX!  
同样还可以申明一个binary_op p"xti+2,  
o {W4@:Ib  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R*"31&3le4  
class binary_op : public Rettype Qkk3>{I  
  {  +*W9*gl  
    Left l; 3 s@6pI  
Right r; ^)JUl!5j]C  
public : @ij8AGE:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} oVD)Fb%[i9  
u~uR:E%'C  
template < typename T > JYAtQTOR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `6R.*hq  
      { [lU0TDq  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); MD"a%H#p  
    } bF85T(G  
.=~-sj@k  
    template < typename T1, typename T2 > qD/GYqvm  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gI~4A,  
      { AQUl:0!  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); "8.to=Lx  
    } _f"HUKGN  
} ; /~8<;N>,+  
%^`b)   
^~p^N <  
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 {6y@;Fd  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 z<3{.e\e  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ?Aq \Gr  
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。 ].TAZ-4s  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Mu1H*;_8  
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。。。 #hKaH -j  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 B-R& v8F  
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) a/ 4!zT   
下面是修改过的unary_op uVSc1 MS1  
0h3 -;%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > tRUGgf`  
class unary_op ?(t{VdZSzQ  
  { _mEW]9Sp  
Left l; he vM'"|4  
  z1K}] z%  
public : a>05Yxw  
: \{>+!`w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} )=k8W9i8b  
n#US4&uT4A  
template < typename T > -T,/S^  
  struct result_1 Y%OJ3B(n|  
  { (O[:-Aqm  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; `rwzCwA1  
} ; N!W# N$  
5xS ze;  
template < typename T1, typename T2 > $i|c6&  
  struct result_2 X\=m  
  { ]-rhc.Gk@1  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ym]12PAU5  
} ; 5PcN$r"P  
KTmduf7DL  
template < typename T1, typename T2 > Ar;uq7c,G  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9=l6NNe)|  
  { i"B q*b@  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9s.x%m,  
} Mnv2tnU]  
w!5@PJ)~U  
template < typename T > D*nNu]|j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .uoQ@3  
  { 7A@iu*t  
  return OpClass::execute(lt(t)); b|rMmx8vA  
} dj;Zzt3  
ZH1W#dt`[  
} ; eG @0:  
Ala~4_" WL  
+,g"8&>  
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 ^xNs^wC.  
好啦,现在才真正完美了。 #W]4aZ1  
现在在picker里面就可以这么添加了: #A:+|{H"  
]N& Y25oT5  
template < typename Right > #GlQwk3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 5n1aRA1  
  { Qf'%".*=~8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <=yqV]JR  
} z_ 01*O  
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。 CyWMr/'  
$:4* ?8 K2  
2#XYR>[  
Jc3Z1Tt  
hoDE*>i  
十. bind +H4H$H  
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。 NDqvt$  
先来分析一下一段例子 C4].egVg  
)' hOW*v  
Q4[^JQsR2  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Y30T>5  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #+Pk_?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 O} &%R:  
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。 eM) I%  
我们来写个简单的。 )tD[Ffvr  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: c1wP/?|.>  
对于函数对象类的版本: FG6bKvEQm^  
wuV*!oefo  
template < typename Func > 8M~^/Zc  
struct functor_trait }~akVh`3  
  { -".q=$f  
typedef typename Func::result_type result_type; |Y9mre.Y;  
} ; Qm >x ?  
对于无参数函数的版本: =.Hq]l6+  
Ld9YbL:  
template < typename Ret > $*k9e^{S  
struct functor_trait < Ret ( * )() > I\8F.J1_  
  { Jfe<$-$$7  
typedef Ret result_type; zZhA]J  
} ; c9 7?+Y^  
对于单参数函数的版本: Hd8 O3_5  
eF06B'uL  
template < typename Ret, typename V1 > 70MSP;^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > yPmo@aw]1  
  { - Mubq  
typedef Ret result_type; 5j{jbo =!  
} ; ^tr?y??k  
对于双参数函数的版本: 1[ 4)Sq?  
q; n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > `Vf k.OP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > gx55.}  
  { &| guPZ  
typedef Ret result_type; 6 o!*bWh  
} ; '  ~F  
等等。。。 q\r@x-&g+  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qx;8Hq(E[  
|u@/,x/t  
template < typename Func > zQ=c6xvm8  
struct func_return gd,3}@@SH  
  { T!F0_<  
template < typename T > 5dNM:1VoE  
  struct result_1 Af`qe+0E  
  { M#CYDEB  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >Hd0l L  
} ; %p(!7FDE2n  
~M !9E])  
template < typename T1, typename T2 > Y;uQq-CP  
  struct result_2 N6%wHNYZ  
  { ^F?}MY>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @L/p  
} ; brpsZU  
} ; ;&2f{  
&$V&gAN  
R2` -*PZ_  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (]}52%~  
v|K'M,E  
template < typename Func, typename aPicker > 5Kw$QJ/  
class binder_1 /9 ^F_2'_  
  { }NgevsV>;  
Func fn; kHhxR;ymA7  
aPicker pk; {)5tov1  
public : <} BuU!  
k7cM.<s!  
template < typename T > QO;OeMQv%  
  struct result_1 #<k L.e[  
  { G< _<j}=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t)__J\xF  
} ; Ui43&B  
{S6:LsFfm  
template < typename T1, typename T2 > *]#(?W.$w  
  struct result_2 } Tz<fd/  
  { ^8q(_#w`K  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; qPvWb1H:  
} ; 2vLV1v$,q  
L8WYxJ k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ,Qb(uirl]  
B_3:.1>"BM  
template < typename T > .gP}/dj  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N\nxo0sl  
  { OciPd/6  
  return fn(pk(t)); oa;vLX$   
} AS-%I+ A  
template < typename T1, typename T2 > 62D UF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g[%^OT#  
  { u$%;03hJ  
  return fn(pk(t1, t2)); pcC/$5FQ  
} hziPHuK9,  
} ; NSV;R~"  
gZW(z  
0tS < /G8  
一目了然不是么? j0q:i}/U,  
最后实现bind =Y]'wb  
VsjE*AJpe  
bSvr8FY3d  
template < typename Func, typename aPicker > >2BWie?T  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ^NB\[ &  
  { R[vA%G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); - xE%`X  
} 7mBH #Q)  
g=)OcTd#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ZT d)4f  
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。 b uOpHQn  
*Ud=x^JxO  
十一. phoenix Ucqn 3&  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: dVKctt'C  
>X58 zlxk  
for_each(v.begin(), v.end(), `iZ){JfAH  
( WFm\ bZ.  
do_ =#so[Pd  
[ SsBiCctn  
  cout << _1 <<   " , " G 5!J9@Yi  
] j#rj_uP  
.while_( -- _1), m3']/}xHO  
cout << var( " \n " ) 3IyNnm=u  
) 0Bn35.K  
); 'jA>P\@8  
k"$E|$  
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: W&Xm_T[ Q  
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 GC3WB4iY@U  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  SCq:jI  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DOB#PI [/  
uN*Ynf(:-  
;_iDiLC;  
template < typename Cond, typename Actor > ;kfl5  
class do_while 6+LBs.vl}  
  { E'iN==p_:  
Cond cd; m/bP`-/,  
Actor act; EN-;@P9;C  
public : H/''lI{k)  
template < typename T > k/,7FDO?m  
  struct result_1 h6;vOd~%  
  { VBq|j"o0"  
  typedef int result_type; g 5@P  
} ; ={G0p=~+,p  
e$l*s/"0t  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 8$~^-_>n/  
qx f8f  
template < typename T > VXP@)\!  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const r>_40+|&  
  { "STd ;vR  
  do cUj^aTpm  
    { svRYdInBNu  
  act(t); C-tkYP  
  } YwU[kr-i  
  while (cd(t)); *o}7&Hw#9f  
  return   0 ; r~YxtBZH+  
} xtFGj,N  
} ; a\ZNNk  
c1sVdM}|  
G/N1[)  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). E2i'lO\P  
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。 Ux-i iH#s  
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。 S.R|Bwj}(Y  
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。 }'WEqNuE  
下面就是产生这个functor的类: 9,cMb)=0  
n%K^G4k^  
rGm xK|R  
template < typename Actor > z]HaE|j}S  
class do_while_actor 1{-yF :A  
  { bR'UhPs-8;  
Actor act; 3XSfXS{lwP  
public : %?m_;iv  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 6m mc{kw'  
pg.BOz\'q  
template < typename Cond > K};~A?ET,h  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1"S~#  
} ; P^^WViVX  
{wh, "Ok_  
;:1o|>mX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 c|s7 cG$+-  
最后,是那个do_ w`_"R6  
}!QVcu"+t/  
?p& ( Af)  
class do_while_invoker :kKdda<g#  
  { @ MKf$O4K  
public : a)QSq<2*  
template < typename Actor > 8 -YC#&  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ~v6]6+   
  { i9eE/ .  
  return do_while_actor < Actor > (act); c>%%'c  
} ^i!I0Q2yd  
} do_; cD ?'lB-  
fk2p}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? L>&9+<-B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 8 k )i-&R  
最后来说说怎么处理break和continue +'9E4Lpx  
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。 agd^ga3  
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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