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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cvvba 60  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 Cuq=>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, aJ1<X8  
p M:lg  
^SKuX?f\  
HW(cA}$  
  class filler Q<V?rPAcx  
  {  *w538Vb  
public : V '4sOn  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Q}M% \v  
} ; r0)X]l7  
\j]i"LpWb  
}?=$?3W  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: .* xaI+:  
wh@;$s"B  
Ul@yXtj  
+ AyrKs?h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 257pO9]  
gzthM8A  
?HBNd&gZ1G  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 0;j)rmt  
~P85Or  
s1xl*lKX%  
V!F# ek:  
二. 战前分析 <m#ov G6  
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。 "$*&bC#dE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 B#_<?  
Vs)Pg\B?  
#?Z>o16,u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); rn7eY  
  /* --------------------------------------------- */ {]/}3t  
vector < int *> vp( 10 ); R(sPU>`MX  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ?6F\cl0.  
/* --------------------------------------------- */ 7Rf${Wv0  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); W4Ey]y"  
/* --------------------------------------------- */ wtCz%!OYB  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); P"LbWZ6Nj  
  /* --------------------------------------------- */ 6;g"`l51  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); %(IkUD  
/* --------------------------------------------- */ 9"3 7va  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); K"O+`2$  
I65W^b4y  
gUs.D_*  
0?KY9  
看了之后,我们可以思考一些问题: T\VKNEBo  
1._1, _2是什么? xG JX~)  
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。 GRK+/1C  
2._1 = 1是在做什么? #MbkU])  
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。 RG9YA&1ce  
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。 ykv,>nSXLL  
k[0Gz  
|^^'GZ%a  
三. 动工 6\7b E$K  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 9gFema{U  
&>zzR$#1  
K]{Y >w  
yF-EHNNf  
template < typename T > WleE$ ,  
class assignment Nv@SpV'  
  { ]3xb Q1  
T value; )_eEM1  
public : a7+w)]r  
assignment( const T & v) : value(v) {} G=R`O1-3  
template < typename T2 > ~ [ k0ay  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 88]V6Rm9[*  
} ; nm)H\i  
8X,dVX5LT  
!e5!8z  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 PT7-_r  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment B8){  
}&+b\RE  
uOzol~TU)  
&eL02:[  
  class holder $9!2c/  
  { +ML4.$lc^  
public : }w{ 6Ua  
template < typename T > [&e|:1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >?/Pl"{b  
  { cI~uI '  
  return assignment < T > (t); z']TRjDbT  
} 3mI(5~4A]?  
} ; tI42]:z  
-? _#Yttu  
>/@wht4- j  
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: Ah5`Cnv  
-][~_Hd{  
  static holder _1; SvZ~xTit  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^O#>LbM"x  
M3m!u[6|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); v?Z30?_&h  
而不用手动写一个函数对象。 0!<qfT a  
TR;"&'#k  
or~2r8  
LhN?j5XqM  
四. 问题分析 #|<\q*<  
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。 6 V{Sf9V|  
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。 77KB-l2  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a8D7n Ea  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ]S@zhQ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 >Q5et1c  
?VUU[h8"v5  
五. 问题1:一致性 k!?sHUAj  
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?| d}@b 3   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K/xn4N_UX  
99<]~,t=5  
struct holder `fTH"l1zn  
  { "Y%fk/v8  
  // '%Cc!63t*  
  template < typename T > S#h-X(4  
T &   operator ()( const T & r) const ~ _ ogeD  
  { 2/XrorV  
  return (T & )r; b 6kDkE  
} s7(NFX5  
} ; \wMqVRPoQ  
j<"@ Y7  
这样的话assignment也必须相应改动: /e/%mo  
E}?n^Zf  
template < typename Left, typename Right > R;mA2:W)x  
class assignment W|X=R?*ZK  
  { b |SDg%e  
Left l; Q]/ZVcoqo  
Right r; C K#^`w  
public : <}uhKp>*  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ,7HlYPec  
template < typename T2 > onqifQ  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N>pTl$\4  
} ; 7+!FZo{?  
O0Z !*Hy  
同时,holder的operator=也需要改动: `O+}$wP  
=Msr+P9Ai  
template < typename T > 6zbqv6  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '80mhrEutG  
  { VQ}N& H)`  
  return assignment < holder, T > ( * this , t);  }?eO.l{  
} p{@jM  
FIMM\W  
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。 +56N}MAs  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g=#Cc( q  
4{PN9i E  
return l(rhs) = r; O)N$nBnp  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ,xSNTOJ  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: e1<9:h+  
=EJ8J;y_f  
template < typename Tp > \wjT|z1+Y  
class constant_t scc+r  
  { 84f(BE  
  const Tp t; d/"%fpp^0G  
public : XE#a#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} plNoI1st  
template < typename T > 8}M-b6R V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MnL o{G]  
  { *x!j:/S`n  
  return t; 'hGUsi  
} |*fi!nvk@  
} ; dI(1L~  
K#%@4]jO3  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 C.|.0^5  
下面就可以修改holder的operator=了 q1^bH 6*fl  
,kQCCn]  
template < typename T > 2y"L&3W  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ] /"!J6(e  
  { *P01 yW0  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Yt!o Hn  
} C1`fJh y  
&gLXS1O  
同时也要修改assignment的operator() 9kzJ5}  
V3S"LJ  
template < typename T2 > uQhI)  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `uwSxt  
现在代码看起来就很一致了。 9^?2{aP%  
SuR+Vv  
六. 问题2:链式操作 d53Eu`QW?  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 w#d7  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 !U7}?i&H  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 mI,a2wqi  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 rff_=(?i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :Z[|B(U  
h wi!C}  
template < typename T > Gh5 3 Pne  
struct result_1 1Y:JGon  
  { x'v-]C(@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; r9Vt}]$aG  
} ; [-0=ZKH?  
RRb>]oD  
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: 2RU/oqmR  
`t7z LC^c  
template < typename T > K_Pbzj4(P  
struct   ref :u,Ji9 u  
  { h1~/zM/`  
typedef T & reference; 7](aPm8  
} ; :IX_|8e ^  
template < typename T > ^\oMsU5(  
struct   ref < T &> &s8vmUt  
  { D!DL6l`  
typedef T & reference; P(b ds  
} ; 84_Y+_9  
\IhHbcF`d  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;uho.)%N`F  
wii.0~p  
template < typename T > YJ !jdE}  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Yc:>Yzj(z  
  { en"\2+{Cg  
  return l(t) = r(t); }U^iVq*  
} Xf;_r+;  
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。 mwMcAUD]2  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,`ba?O?*G  
?>1wZ  
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 i'B$Xr  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l(pP*2  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 6`@6k2]  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5FVmk5z]d  
最后的布局是: q:1n=i Ei  
                Add pK"iTc#\X  
              /   \ @x^/X8c(p  
            Divide   5 ro+8d  
            /   \ uO((Mg  
          _1     3 O!'gylj/  
似乎一切都解决了?不。 G|I}x/X"Q7  
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。 Gb4p "3  
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。 J'%W_?wZ  
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: z:8ieJ)C  
x21XzGLY|}  
template < typename Right > GM Y[Gd  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <Zo{D |hW  
Right & rt) const n0FzDQt26  
  { ><C9PS@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;> %wf3e  
} gSHN,8. `  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ,:{+-v(  
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。 mLV0J '  
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。 (~NR."s;  
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。 OD~yIV  
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。 dn&4 84  
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? oT!i}TW?o  
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: 3fUiYI|&7  
~ Zw37C9J  
template < class Action > !iL6/  
class picker : public Action y[/:?O}g4  
  { <OrQbrWQa  
public : h %5keiA  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5S ) N&%  
  // all the operator overloaded zCS&w ~  
} ; F9>"1  
.7+"KP:  
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。 '(zP;  
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: 09=w  
_U o3_us  
template < typename Right > w ^ X@PpP  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /vPr^Wv  
  { ^SbxClUfw!  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); s)+] pxV0-  
} ;3iWV"&_A  
Q$5%9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 4WPco"xH!  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 j>5X^Jd  
dpT?*qLM  
template < typename T >   struct picker_maker wjTW{Bg~G  
  { [sK'jQo-[1  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RSx{Gbd4X  
} ; !/]z-z2>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > y"iK)SH  
  { 4YXp,U  
typedef picker < T > result; mln%Rd6u/  
} ; S3Fj /2Q8  
s6DPb_,  
下面总的结构就有了: 9fYof  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +1K= ]#a  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 !FQS9SoO9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 O' Mma5  
至此链式操作完美实现。 @P">4xVX{  
M 9 N'Hk=  
EL6<%~,V"I  
七. 问题3 _`Dz%(c  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 \SBAk h  
vvLzUxV  
template < typename T1, typename T2 >  `ghNS  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const pS8`OBenA  
  { ;,Os3  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); !>fi3#Fi  
} [7l5p(=  
N_p^DP   
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8\bZ?n#dn  
N.vkM`Z  
template < typename T1, typename T2 > A{wk$`vH  
struct result_2 >+%p }l:<\  
  { WV;[vg]  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; sUZ2A1J}  
} ; XUK%O8N#9  
XcKyrh;i  
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? G{.A5{  
这个差事就留给了holder自己。 Hiih$O+  
    9LUk[V  
+WvW#wpH  
template < int Order > GPAz#0p  
class holder; ig'4DmNC  
template <> JY9hD;`6y  
class holder < 1 > 1#x@  
  { lgC^32y  
public : D7C%Y^K]>E  
template < typename T > 7H. HiyppW  
  struct result_1 6W'2w?qj?4  
  { CWkAc5  
  typedef T & result; 9abn6S(XpJ  
} ; h[]3#  
template < typename T1, typename T2 > uvA2`%T/  
  struct result_2 $KmE9Se6,  
  { nz`"f,  
  typedef T1 & result; D[(T--LLT  
} ; nN(Q}bF  
template < typename T > (N{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,-.=]r/s  
  { [[Usrbf  
  return (T & )r; 9!wm`'G8  
} ?Q6ZZQ~  
template < typename T1, typename T2 > }9?fb[]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .-: 6L2  
  { {ZgycMS  
  return (T1 & )r1; 4OdK@+-8U  
} Ot3+<{  
} ; Of{'A  
w&}UgtEm  
template <> kN* \yH|  
class holder < 2 > mh~n#bah  
  { cx4'rK.  
public : 1F?ylZ|~  
template < typename T > 8;P_KRaE  
  struct result_1 Mp^U)S+  
  { nHB`<B  
  typedef T & result; yXA]E.K!  
} ; Xqas[:)7+  
template < typename T1, typename T2 > LiD-su D  
  struct result_2 (ZEDDV2  
  { D"n 3If%  
  typedef T2 & result; dUpOg{I.x  
} ; B'D 4]EB  
template < typename T > \8S HX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 4?e7s.9N  
  { d?(eL(W  
  return (T & )r; ,lw<dB@7"5  
} XJf1LGT5  
template < typename T1, typename T2 > }UHoa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B9h>  
  { !O#NP!   
  return (T2 & )r2; 9rQpKq:# E  
} Q"H1(kG|  
} ; |p+ xM  
W$Zc;KRz$0  
LL=nMoS  
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> >。 ;?:X_C  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  ?ik6kWI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: x20sB  
>5-]Ur~  
return l(i, j) = r(i, j); V %Rz(a+c  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) pi?U|&.1z  
-\=kd {*B  
  return ( int & )i; L}%4YB  
  return ( int & )j; Ci^tP~)&"  
最后执行i = j; $kk!NAW  
可见,参数被正确的选择了。 W>]=0u4  
`'<&<P  
(6\ H~  
|/AY!Y3  
#&c}i n"!  
八. 中期总结 }!g^}BWWp  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <ba+7CK] w  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kzb1iBe 6m  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Fh$Xcz~i  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor o*WI*Fb'  
a"0'cgB}  
jP|(y]!  
\muC_9ke  
)|@UY(VZ^  
(s.S n(E  
九. 简化 ur2`.dY>3"  
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。 !ZlNPPrq}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 &za~=+  
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: ssC5YtF7X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 1(z+*`"WB&  
  +-*/&|^等 ocT.2/~d  
2. 返回引用。 l~Sn`%PgA  
  =,各种复合赋值等 (eAh8^)  
3. 返回固定类型。 UZ+FV;<  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Bx32pY  
4. 原样返回。 JMq00_  
  operator, f<0nj?  
5. 返回解引用的类型。 ~8G<Nw4*\  
  operator*(单目) L3- tD67oa  
6. 返回地址。 :S5B3S@|  
  operator&(单目) D;al(q  
7. 下表访问返回类型。 vMOit,{  
  operator[] jVpk) ;vC  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 _'E,g@  
  operator<<和operator>> Kr]`.@/.S  
0BTLIV$d;  
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。 Tfl4MDZb  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7)Rx-  
Y-WY Q{  
template < typename Left > Q[k7taoy  
struct value_return ~IKPi==@,  
  { ,&IBj6%Y  
template < typename T > nP>*0Fq  
  struct result_1 >K9uwUi|b]  
  { :#QYwb~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ^KJIT3J(#  
} ; Gm.n@U p  
Py8<db%  
template < typename T1, typename T2 > |0mVK`  
  struct result_2 X|7Y|0o  
  { 5E/z.5 q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `MtPua\_  
} ; l&4TfzkY  
} ; rE bC_<  
@M-+-6+  
4yH=dl4=44  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait FPu"/4v&  
=,~h]_\_  
下面我们来剥离functor中的operator()  98os4}r  
首先operator里面的代码全是下面的形式: D`lTP(] y  
/)PD+18  
return l(t) op r(t) )vK %LmP  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8 ]N+V:  
return op l(t) B{SzC=4f}  
return op l(t1, t2) G8lR_gD"!  
return l(t) op ~Cj55S+  
return l(t1, t2) op V(Ps6jR"BS  
return l(t)[r(t)] rQbL86+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] t,.MtU>K@  
& ;+u.X  
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: 5B? >.4R  
单目: return f(l(t), r(t)); wvm`JOP:A  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); |Y!#`  
双目: return f(l(t)); 5xi f0h-`  
return f(l(t1, t2)); y.~y*c6,g  
下面就是f的实现,以operator/为例 d\dt}&S 5  
Eq9TJt'3y  
struct meta_divide |.Bb Pfe8f  
  { >'@yq  
template < typename T1, typename T2 > 3I?? K)Yl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _1`*&k JL~  
  { ,iU ]zN//  
  return t1 / t2; HZdmL-1Z^+  
} _Va!Ky =]  
} ; */n)_  
+!V*{<K  
这个工作可以让宏来做: /)xG%J7H  
[BHf>  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Mrp'wF D  
template < typename T1, typename T2 > \ 8Z!+1b  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; k|,pj^  
以后可以直接用 2@o_7w98  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) FG-w7a2mn  
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 Nf>1`eP  
(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。。。) QtQku1{  
8| zR8L  
0}c *u) ,  
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 Z xLjh  
l,*v/95h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A?3hNvfx  
class unary_op : public Rettype lkV% k1w  
  { y5.Z<Y  
    Left l; G|yX9C]R   
public : /b20!3  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} glh2CRUj  
"';'*x  
template < typename T > zqqpBwk#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5,'?NEyw  
      { [SgP1>M  
      return FuncType::execute(l(t)); r:y *l4  
    } 86~HkHliv  
/!UuGm   
    template < typename T1, typename T2 > phUno2fH  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0yXUVKq3  
      { }.7!@!q.  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 0%}$@H5i  
    } _n2PoE:5@P  
} ; !J[3U   
cU5x8[2  
~ @Ib:M  
同样还可以申明一个binary_op Bm%:Qc*  
jcN84AaRFI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > MwL' H<  
class binary_op : public Rettype `pN"T?Pk  
  { d5]9FIj  
    Left l; 'Ol}nmJ'n  
Right r; xUPM-eF=  
public : ` &|Rs  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e%j+,)Ry  
qJFBdJU(1  
template < typename T > "tUXYY  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1^R@X  
      { tsU.c"^n  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); //:.k#}~B  
    } 1&Rz'JQ+  
+}>whyX1  
    template < typename T1, typename T2 > Vy{=Y(cpF2  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `ItMn&P  
      { U}6'_ PRQ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /9|1eSUa  
    } )dG7 $,g  
} ; ,m!j2H}8  
R* E/E  
H]Q Z4(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 WYwsTsG{_  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 {LY$  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) :HRJ49a  
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。 XY1NTo. =  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ${KDGJ,^  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 95aa  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 2;5EH 0  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) !k||-Q &  
下面是修改过的unary_op V{$(#r  
r`i<XGPJ%  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -Duy: C6W  
class unary_op +%6{>C+bZo  
  { S3:Pjz}t  
Left l; J+[&:]=P  
  b'O>&V`  
public : Gk8"fs  
f$iv+7<B^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} FsY}mql  
3otia ;&B  
template < typename T > [E2afC>zrl  
  struct result_1 23qTmh  
  { HW"|Hm$Y(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )}=`Gx5+  
} ; A<r@,*(g  
AR]y p{NS  
template < typename T1, typename T2 > II)\rVP5  
  struct result_2 ~LuZ pV  
  { N/TU cG|m\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }q G{1Er  
} ; &'N{v@Oi)  
d%81}4f:  
template < typename T1, typename T2 > c7q1;X{:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %(Nu"3|$K=  
  { ._~_OVU  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (X,Ua+{  
} za1MSR  
*|Q'?ty(x  
template < typename T > e4yd n  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n wToZxHZ~  
  { 5iz]3]}%  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3)T'&HKQ  
} ~{0:`)2FQ  
a:Y6yg%1>  
} ; \kvd;T#t6  
rm;'/l8Y-E  
VThcG( NF  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug cTHSPr?<  
好啦,现在才真正完美了。 xpx=t71Hq  
现在在picker里面就可以这么添加了: Tw)nFr8oF]  
`Ff3H$_*  
template < typename Right > KIC5U50J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const d `>M-:dF  
  { UQaLhK v:  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ~urIA/  
} s&iM.[k  
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。 ~jH@3\ ?-  
D*o_IrG_(  
Q` 4=  
f/~"_O%  
YxlV2hcX;  
十. bind V'#dY~E-P  
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。 _~&6Kb^*  
先来分析一下一段例子 *$Z}v&-0k  
iN"kv   
JC(rSs*  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4v T!xn  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8s/gjEwA  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >E|@3g +2  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 GRB/N1=  
我们来写个简单的。 `$ZX]6G  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Y|_ #yb  
对于函数对象类的版本: MGfDxHg]  
@HxEp;*NH"  
template < typename Func > P(_D%0xKm  
struct functor_trait &dh%sFy  
  { n`2 d   
typedef typename Func::result_type result_type; {^i73}@O  
} ; 8B JxD<  
对于无参数函数的版本: J_C<Erx[O  
(8TB*BhQ_  
template < typename Ret > 53J!iNnXT6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > WW{5[;LYiB  
  { gV$j ]  
typedef Ret result_type; -$f~V\M  
} ; 7*^-3Tt83  
对于单参数函数的版本: Bq.@CxK  
'C8VD+p  
template < typename Ret, typename V1 > "=@b>d6U+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > n.ZLR=P4  
  { 8i!AJF9IQ}  
typedef Ret result_type; L{jJDd  
} ; E0'+]"B  
对于双参数函数的版本: = I,O+^  
V&;1n  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > J 05@SG':  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a|SgGtBtT4  
  { Rq )&v*=  
typedef Ret result_type; QG*=N {% 5  
} ; t.$3?"60~  
等等。。。  H;s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy CnSfGsE>  
hEi]-N\X  
template < typename Func > 'iA#lKG  
struct func_return 4 sasf94  
  { SeN4gr*  
template < typename T > $,v '>  
  struct result_1 Zk4Hs%n  
  { GR@!mf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; +~?ze,Di  
} ; X ,n4_=f  
&lbxmUeU  
template < typename T1, typename T2 > T6h-E^Z  
  struct result_2 {e\Pd!D?|  
  { lPx4=O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; /ts=DxCC;  
} ; 11[[Hk X@  
} ; reR><p  
C,~wmS )@  
fftFNHP  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 JQ=i{9iJ  
_x&;Fa%  
template < typename Func, typename aPicker > gD10C,{  
class binder_1 {a^A-Xh[u  
  { 0B fqEAl  
Func fn; o(w!x!["  
aPicker pk; $R(?@B(  
public : wI><kdz  
g\S@@0T{0  
template < typename T > ^!^6 |[  
  struct result_1 BZq_om6  
  { 0T7(c-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ! Ob  
} ; %a=K:" oU[  
>}Qj|05G  
template < typename T1, typename T2 > HM57b>6  
  struct result_2 <~;;iM6  
  { '{dduHo  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %E#OUo[y/  
} ; .Uq?SmK  
b~X^vXIv%%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e8g"QDc  
Lh3>xZy"-z  
template < typename T > E .^5N~.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1c_gh12  
  { DP\s-JpI[  
  return fn(pk(t)); ' QGacV   
} B?A c  
template < typename T1, typename T2 > KwK[)Cvv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x{{QS$6v  
  { Mx<z34(T  
  return fn(pk(t1, t2)); @)s;u}H  
} Ot}fGiio  
} ; )OQhtxK  
rE0?R( _  
h07Z.q ;  
一目了然不是么? L1=3_fO  
最后实现bind L08>9tf`  
,<?iL~> %  
d\aKGq;8C  
template < typename Func, typename aPicker > u>c\J|K_V  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9rXbv4{  
  { w}+#w8hu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 7jvy]5y8&~  
} 8 2qf7`  
NbOeF7cq+  
2个以上参数的bind可以同理实现。 L#sw@UCK  
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。 \{r-e  
Ft%HWGE  
十一. phoenix t`NZ_w /  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !w iW#PR  
U |I>CDp  
for_each(v.begin(), v.end(), $jT&]p  
( 2WQKj9iyN  
do_ A{\#.nC/z  
[ zRTR  
  cout << _1 <<   " , " HR)Dz~Obw  
] 5\93-e  
.while_( -- _1), s2f9 5<B  
cout << var( " \n " ) J)1:jieQ  
) RtVy^~=G  
); r /v'h@  
<;O=h; ~|  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ]=\Mf<  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor P^m+SAAB  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 z'@j9vT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: n8<o*f&&9>  
dFY]~_P472  
n\d`Fk  
template < typename Cond, typename Actor > i`[5%6\"&  
class do_while [MSLVTR  
  { 'J^ M`/  
Cond cd; bwh7.lDAl  
Actor act; kN3T/96  
public : tP; &$y.8  
template < typename T > [ZwZGAP  
  struct result_1 yM dEH-?/  
  { `$og]Dn;  
  typedef int result_type; zNSix!F  
} ; W: Rs 0O  
@L^Fz$Sx  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} .d< +-w2Mu  
fR_ jYP 1  
template < typename T > _&S?uz m  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ;>^oe:@  
  { iku8T*&uc  
  do _XT],"  
    { '[#a-8-JY_  
  act(t); tX;00g;U.  
  } 4d&#NP  
  while (cd(t)); {FzL@!||  
  return   0 ; Ol,;BZHc\  
} cBf9-k  
} ; ;t!n%SnK9!  
,h21 h?6  
' Cy^G;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). /lAB  
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。 F#=XJYG1  
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。 t~pA2?9@  
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。 {MmHR  
下面就是产生这个functor的类: `@GqD  
>cwyb9;!kK  
Z09FW>"u  
template < typename Actor > K/RQ-xd4  
class do_while_actor =a rk?<E  
  { %M8Egr2|0  
Actor act; a%*l]S0z"  
public : ~ILig}I  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} H <CsB  
i^P@?  
template < typename Cond > Z J(/cD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Z=%+U _,  
} ; * d6[k Y  
xGbr>OqkTX  
h&4uf x6  
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+-f pl&  
最后,是那个do_ U$a Eby.  
SsA;T5:6  
G yZYP\'S+  
class do_while_invoker gr %8 O-n  
  { I( BG%CO9  
public : 51yI W*  
template < typename Actor > "sLdkd}dj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ^_4TDC~h  
  { '^'4C'J  
  return do_while_actor < Actor > (act); h"VQFqQy  
} Tks;,C  
} do_; {9TWPB/>  
"cjZ6^Hum  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Mr'}IX5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 M,V+bt  
最后来说说怎么处理break和continue HE&,?vioy  
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。 ~ `2w ul  
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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