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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Wd'wL"6De  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }YHoWYR  
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, }0c  
 Ex35  
Wbc*x  
/X)fWO S6  
  class filler *Got  
  { e$|g  
public : ) 'x4#5]  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} %7q,[g8  
} ; AZcW f8  
T'2(sHk  
3X,9K23T  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: CN0&uyu#4  
/!,>P[Vx  
S2/c2  
B3uv>\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 4`uI)N(}*  
|Euf:yWY  
M H }4F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 GbG!vo  
'Syq!=,  
}~$zdgMT  
O [GG<Um  
二. 战前分析 PNgj 8J4  
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。 ZiodJ"r  
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 X<J NwjM%  
FQSepUl  
vsg"!y@v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 4;8 Z?.  
  /* --------------------------------------------- */ C#X|U2$  
vector < int *> vp( 10 ); cMxTv4|wui  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); OL&ku &J_  
/* --------------------------------------------- */ L2Uk/E  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); "Q]`~u':  
/* --------------------------------------------- */ T:S+P t~  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  g!5`R`7  
  /* --------------------------------------------- */ x]6OE]]8L  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); iO4YZ!  
/* --------------------------------------------- */ t>><|~wp  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); tn201TDZ]=  
?cf9q@eAH  
YuXq   
'cJHOd  
看了之后,我们可以思考一些问题: [9NzvC 9I  
1._1, _2是什么? C0;c'4(  
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。 SN O'*?  
2._1 = 1是在做什么? =xFw4 D9  
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。 62Yi1<kV@  
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。 9r!psRA:`)  
<<K GS  
<m"Zk k  
三. 动工 mu0ER 3o  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: /qA\|'~  
<)+9PV<w  
 6!])\Ay  
_c?&G`  
template < typename T > J< BBM.^]  
class assignment b_@MoL@A!  
  { HYf&0LT<11  
T value; 0t ?:  
public : lpLjfHr  
assignment( const T & v) : value(v) {} $5T3JOFz  
template < typename T2 > _!kL7qJ"  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %{g<{\@4(;  
} ; n#,|C`2r  
1foy.3g-  
U7(84k\j  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 C]K|;VQ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment lO>w|=<  
z/(^E8F  
E9t[Mb %0  
}N!I|<"/  
  class holder j u`x   
  { lAz.I  
public : u{maE ,  
template < typename T > 4~=/CaG~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const V9qA.NV2  
  { ,[ &@?  
  return assignment < T > (t); [f,; +Ze  
} ZW n j-  
} ; JlJy3L8L  
W>+\A"  
>.N?y@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: XhjH68S(  
cLn&b}8'  
  static holder _1; IY2ca Xu  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JSCe86a7<E  
hDI_qZ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 0@ []l{N  
而不用手动写一个函数对象。 #@Yw]@5M  
uH S)  
&u0JzK  
HTuv_kE  
四. 问题分析 @DG$  
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。 6Pc3;X~  
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。 aaW(S K  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =n|n%N4Y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /9<zG}:B  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 C5GO?X2  
;:NW  
五. 问题1:一致性 `b 6j7  
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?| ,,vl+Z <&  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 YNV4w{>FD  
1:5jUUL8  
struct holder #]pFE.o  
  { -@f5d  
  // eSNi6RvE  
  template < typename T > v {E~R  
T &   operator ()( const T & r) const J P'|v"  
  { &y"e|aE  
  return (T & )r; O+hN?/>v  
} 6?u9hi  
} ; ~ {OBRC  
R,?7|x  
这样的话assignment也必须相应改动: U 1!6%x  
s 8O"U%  
template < typename Left, typename Right > ^F/gJ3_;  
class assignment 4sOo>.<x  
  { <]#'6'  
Left l; 7jP C{W  
Right r;  >sk vg  
public : YD1 :m3l!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X,dOF=OJL  
template < typename T2 > iX,| ;J|]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V*HkF T  
} ; w4w[qxV>  
GqB]^snh  
同时,holder的operator=也需要改动: R+Q..9 P  
!*#2~$:  
template < typename T > I[u%k ir  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $2N)m:X0  
  { AB92R/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HAJK%zLc  
} $A"C1)d;  
t/xWJW2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 w+c%Y\:  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  vU(2[  
<pzCpF<  
return l(rhs) = r; /~RY{ c@#L  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 HX\^ecZ#E  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ##Jg>HL'  
xfYDjf :<  
template < typename Tp > Bo.< 4P  
class constant_t znm3b8ns  
  { RQ}0f5~t  
  const Tp t; 6Ap-J~4  
public : kOi@QLdN  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Hg<d%7.  
template < typename T > (/6~*<ZGT  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const k$j4~C'$  
  { Kxs_R#k  
  return t; >6xZF'4  
} JRfG]u6GU  
} ; CHxu%- g  
! *Snx  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 4H@:|  
下面就可以修改holder的operator=了 #w_cos[I  
7mG/f  
template < typename T > 1yHlBeEC  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const  {*!L[)  
  { B.)!zv\{  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 53>y<  
} tS|gQUF17  
DbDi n  
同时也要修改assignment的operator() Z]U"i1lA  
k0[b4cr`  
template < typename T2 > ECq(i(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } _J' _9M?>  
现在代码看起来就很一致了。 Vu6$84>-,  
A{3VTe4TV  
六. 问题2:链式操作 3.[ fTrzJ  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 #6w\r&R6  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 %NH#8#';2  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 /Z':wu\  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 vRp#bScc  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct |"t)#BUtL  
1>5l(zK!9  
template < typename T > 1< 22,  
struct result_1 IY$v%%2WZ  
  { C%#%_ "N  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; :x85:pa  
} ; `[.b>ztqgJ  
|%p;4b  
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: l;+nL[%`  
M1UabqQ  
template < typename T > b8Bf,&:ys  
struct   ref B4fMD]  
  { (6b*JQ^^  
typedef T & reference; uO=yQ&  
} ; hn-+]Y:  
template < typename T > zn!H&!8&  
struct   ref < T &> w +pK=R  
  { &d5n_:^  
typedef T & reference; K=S-p3\g  
} ; J3 Y-d7=|  
k :KN32%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  3W& f^*  
#Tm^$\*h\]  
template < typename T > }q8 |t3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "$@>n(w  
  { Q&Q$;s3|Y  
  return l(t) = r(t); (T&rvE  
} hDPZj#(c  
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。 }K<% h  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^?-SMcUHB  
0#$<2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 qe M`z  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: l:' 0  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,q[aV 6kO  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 g4p-$WyT8>  
最后的布局是: c4\Nuy  
                Add nw.,`M,N  
              /   \ I%4)%  
            Divide   5 nYA@t=t0  
            /   \ vIMLUL0  
          _1     3 |->P|1 P  
似乎一切都解决了?不。 `Mg&s*  
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。 3u&>r-V6Fn  
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。 *?l-:bc]  
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: $C&y-Hnar  
H]zi>;D  
template < typename Right > 6R`q{}.  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DL*/hbG  
Right & rt) const S9cAw5E(yN  
  { )iKV"jsC  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); pv3SAO4  
} /"Z6\T9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 __B`0t  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。  Rix|LKk{  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 2b&&3u8  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 9n\b!*x  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 u;@~P  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? s2IjZF{  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: dq6|m }g{  
D]P_tJI  
template < class Action > 7,^.h<@K  
class picker : public Action O6 :GE'S  
  { lMn1e6~K  
public : h vC gd^M  
picker( const Action & act) : Action(act) {} KR49Y>s<  
  // all the operator overloaded d9qA\ [  
} ; a;GuFnfn,  
VM.4w.})_E  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 q3_ceXYU  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: uT\|jv,  
w#-J ?/m  
template < typename Right > @.D1_A  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const f3[/zcm;  
  { d_ [l{  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); f+WN=-F\  
} jPDk~|  
g`n5-D@3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > < 2 mbR  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 w$`[C+L  
],?$&  
template < typename T >   struct picker_maker t_Q\uo}  
  { ~_XK<}SK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h?D>Dfeg%  
} ; $vC}Fq  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^8z~`he=_J  
  { p?6`mH  
typedef picker < T > result; EFk9G2@_  
} ; ,NA _pvH)  
Z)Zc9SVC  
下面总的结构就有了: $'I-z.GV  
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。 Dr_ (u<[  
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。 zJMm=Mw^  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 >QA;02  
至此链式操作完美实现。 ^!FLi7X  
.XZq6iF9  
l`mNOQ@}'  
七. 问题3 8Ry%HV9VE  
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。 EE,57(  
$~h\`vF&  
template < typename T1, typename T2 > Vw@?t(l>  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gfPR3%EXs  
  { 'xG:v)(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CAJ]@P#Xj+  
} Y3n6y+Uzk  
Y}n$s/O:u8  
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: DwNEqHi  
S.! n35  
template < typename T1, typename T2 > W }"n*  
struct result_2 (+iOy/5#u  
  { dEvjB"x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; p7Xe[94d^  
} ; >[qoNy;  
qhQeQ  
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? Zr#\>h'c  
这个差事就留给了holder自己。 S=^kR [O"  
    ->u}b?aF  
X:Iam#H  
template < int Order > tD j/!L`  
class holder; kc:>[{9  
template <> -~rZ| W~v  
class holder < 1 > 5 A2u|UU  
  { !5VT[w 1  
public : IE0hC\C}  
template < typename T > ~\yk{1S  
  struct result_1 vIQu"J&fE  
  { )wb&kug -  
  typedef T & result; <l`xP)] X  
} ; _@/nc:)H  
template < typename T1, typename T2 > I #bta  
  struct result_2 {kdS t1  
  { AEw~LF2w  
  typedef T1 & result; T4e-QEH  
} ; IwZe2$f  
template < typename T > vxt<}h5J/!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <fm<UO,%  
  { D\LXjEm e.  
  return (T & )r; P:QSr8K  
} <?E~Qc t  
template < typename T1, typename T2 > Oe_*(q&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const R\MFh!6sn  
  { gc[BP>tl\  
  return (T1 & )r1; =}xH6^It  
} py':UQS*q  
} ; T[\?fSP  
Q^@z]Sc[  
template <> VQ(l=k:}2  
class holder < 2 > J;#7dRW{  
  { n%&+yg   
public : )Zbrg~-@  
template < typename T > <ZXK}5SZ#  
  struct result_1 TJ`Jqnh  
  { av:9kPKm  
  typedef T & result; `;v5o4.`  
} ; T@?uA*J  
template < typename T1, typename T2 > _@_w6Rh  
  struct result_2 'g#EBy  
  { 7|Bg--G1  
  typedef T2 & result; 8;q2W F{AX  
} ; AD0pmD  
template < typename T > NU/:jr.W#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ,5Nf9z!hk(  
  { P7|x=Ew;`  
  return (T & )r; b!gvvg<  
} )W0z  
template < typename T1, typename T2 > w\{oOlE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 56l1&hp8In  
  { %VsIg  
  return (T2 & )r2; NA-)7i*>J  
} {[Z}<#n)  
} ; 2J1YrHj3  
G5hh$Nmpi  
eW/sP Q-  
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> >。 n/vKxtW  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6U?z  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: /^9KZj  
fb;y*-?#  
return l(i, j) = r(i, j); K)_DaTmi)  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) j3_vh<U\  
:@c\a99Kx  
  return ( int & )i; *L+)R*|:&  
  return ( int & )j; $PbwC6>8  
最后执行i = j; KOYcT'J@vR  
可见,参数被正确的选择了。 L>>Cx`ASi  
tv\_& ({  
>og- jz  
0hoi=W6AQ  
q-5U,!!W/  
八. 中期总结 G Z~W#*|V  
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: {OGv1\ol&  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 k]] e8>  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 j" ~gEGfK  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Izr_]%  
$*N)\>~X  
)|Xi:Zd5>  
U_l#lGA(H  
}MCJ$=5  
Lju)q6  
九. 简化 x17K8De  
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。 ]<g`rR7}  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t/Y)%N  
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: xa]e9u%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 's7 (^1hH  
  +-*/&|^等 'rSP@  
2. 返回引用。 /^^wHW:  
  =,各种复合赋值等 0k):OVfm=  
3. 返回固定类型。 N2/t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) `zjbyY  
4. 原样返回。 -JwwD6D  
  operator, 2|:xb9#  
5. 返回解引用的类型。 e 0cVg  
  operator*(单目) T(4OPiKu  
6. 返回地址。 A2{s ?L,  
  operator&(单目) [)KLmL%  
7. 下表访问返回类型。 , 3p$Z  
  operator[] o@j)clf  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 % >}{SS  
  operator<<和operator>> S3F8Chk5  
C)v*L#{%  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 HHXm 4}!;<  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: MQ7Hn;`B  
 OK\F  
template < typename Left > Nub)]S>_/t  
struct value_return bUS"1Tg]*6  
  { D N#OLk  
template < typename T > ZGZ+BOFL  
  struct result_1 #!RO,{FT  
  { N}5'Hk4+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; VyWPg7}e  
} ; ie9,ye"  
*C"-$WU3o  
template < typename T1, typename T2 > 8sz|9~  
  struct result_2 BMxe)izT;  
  { H){lXR/#u  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; +x_9IvaW&?  
} ; 29~Bu5  
} ; -ttH{SslM  
9:1[4o)~  
~ u',Way  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait DF`?D +  
| l|7[  
下面我们来剥离functor中的operator() #[ZNiaWT  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NpN-''B\  
>2[nTfS  
return l(t) op r(t) KV {J>J1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) l0GsY.~,  
return op l(t) :$5$H  
return op l(t1, t2) 1$1[6 \3v  
return l(t) op d&ap u{  
return l(t1, t2) op dub %fs  
return l(t)[r(t)] [44C`x[8M+  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  V9cKl[  
=}^J6+TVL  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: 3X#)PX9b){  
单目: return f(l(t), r(t)); 3wf&,4`EX  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); y L|'K}  
双目: return f(l(t)); 9fQFsI  
return f(l(t1, t2)); ~4'AnoD1w  
下面就是f的实现,以operator/为例 0oiz V;B5%  
1p }:K`#{  
struct meta_divide zc#$hIi  
  { b<1+q{0r  
template < typename T1, typename T2 > IyJHKDFk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) nlsif  
  { C]'ru  
  return t1 / t2; I?Fv!5p  
} yG..B  
} ; V_p[mSKJv  
g*%z{w  
这个工作可以让宏来做: Kg>ehn4S@  
5kbbeO|0G  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ W< sa6,$  
template < typename T1, typename T2 > \ (W'.vEl  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; RjW< H6a"K  
以后可以直接用 ;(I')[R "  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ,UE>@;]  
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 m&!4*D  
(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。。。) e|2@z-Sp-  
RP|/rd]-k  
\#O}K  
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 guc[du  
\Jy/ a-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > }?KfL$@$  
class unary_op : public Rettype ]sL)[o  
  { &U7INUL  
    Left l; waRK$/b (  
public : ^Pp2T   
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} S%{^@L+V  
o{r<=X ysM  
template < typename T > CYFi_6MFl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ) u Sg;B4  
      { Pua| Z x  
      return FuncType::execute(l(t)); {>rGe#Vu  
    } 6G0Y,B7&  
{$H-7-O$  
    template < typename T1, typename T2 > mA2L~=v#  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OJ!=xTU%h  
      { sfKu7puc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (Xv' Te?  
    } 4SDUTRo a  
} ; SSo7 U  
9?J 3G,&  
_`-trE.  
同样还可以申明一个binary_op ckhU@C|=*  
E 8LA+dKN:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > F(}~~EtPHo  
class binary_op : public Rettype CaE1h9  
  { RJhafUJ zH  
    Left l; OPe3p {]  
Right r; )oAxt70  
public : lNRGlTD%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} SR8)4:aKW  
Q!*}^W  
template < typename T > -'%>Fon  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1r?hRJ:'  
      { 0+dc  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); wY'w'%A?  
    } ?_V&~?r   
1XXuFa&  
    template < typename T1, typename T2 > egXbe)ld  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [Zxv&$SQ  
      { 'L$}!H1y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); c0aXOG^  
    } u/_TR;u= q  
} ; ;U)xZ _Ew~  
3Z%~WE;I  
qEJ#ce]G  
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 !!:mjq<0  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 19j"Zxdg Y  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xm$-:N0q  
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。 9Rd& Jq^  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! UI%Z`.&  
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。。。 $s]vZ(H  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ZULnS*V;5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) iO@UzD #v  
下面是修改过的unary_op \@!"7._=  
#UesXv  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType >  ,7h0y  
class unary_op j[Q9_0R~lR  
  { `~k`m{4.a  
Left l; 6Q*Zy[=  
  *YO^+]nmY  
public : N5d)&a 7?  
gzd<D}2F~  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Kg6[  
e%_J O7  
template < typename T > OaeX:r+&Q  
  struct result_1 AEd]nVV Q  
  { ?RQ_LA;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |5TzRz  
} ; NpLZ ,|H  
G nPrwDB  
template < typename T1, typename T2 > "K c/Cs2[  
  struct result_2 Ygq;jX  
  { s C>Oyh:%!  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; yQ!I`T>a  
} ; <q.Q,_cW  
?>/9ae^Bw  
template < typename T1, typename T2 > 7SJR_G6,{  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z_;! f}X  
  { 8}K^o>J&K  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); CuT50N;tk  
} 38#Zlc f  
{&ykpu090  
template < typename T > \@B 'f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const G_]zymXQ  
  { o]M1$)>b +  
  return OpClass::execute(lt(t)); lc[)O3,,B  
} (L<q Jd1Q  
G _-JR  
} ; hN^,'O  
.]w=+~h  
K1$   
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 Bwl@Muw  
好啦,现在才真正完美了。 8+@j %l j  
现在在picker里面就可以这么添加了: Ji4JP0  
f]48-X,^6  
template < typename Right > s[bQO1g;*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \IaUsx"#o{  
  { ZM16 ~k  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); U#Wg"W{  
} WZM  
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。 UR~s\m  
$f?GD<}?7r  
v>0I=ut  
p""\uG'  
J9-n3o  
十. bind FBxg^g%PB@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 MfZamu5+F  
先来分析一下一段例子 bae;2| w  
^Na3VP  
M}e}3w  
int foo( int x, int y) { return x - y;} A<_{7F9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <?>tjCg'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 o~7D=d?R  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 H<") )EJI  
我们来写个简单的。 v{SZ(;  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: uJ`:@Z^J  
对于函数对象类的版本: xLSf /8e  
rf+Z0C0WYi  
template < typename Func > zygH-3C7o  
struct functor_trait f?$yxMw:@  
  { 9ZNzC i!  
typedef typename Func::result_type result_type; &=]!8z=  
} ; :nOI|\ rC  
对于无参数函数的版本: "5204I  
-tIye{  
template < typename Ret > ]nNn"_qh  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 21O@yNpS$  
  { 2HO2  
typedef Ret result_type; ,rV;T";r  
} ; DwGRv:&HH  
对于单参数函数的版本: vmg[/#  
nC(Lr,(  
template < typename Ret, typename V1 > 1 -$+@Xl  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2wu\.{6Zp  
  { dVg'v7G&V(  
typedef Ret result_type; _(-i46x}  
} ; R"j<C13;%  
对于双参数函数的版本: A4g,)  
K~4bT=   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > + }$(j#h  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > )t((x  
  { l9e=dV:pH  
typedef Ret result_type; _6!iv  
} ; lid0 YK-  
等等。。。 *j( UAVp  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy $_3 )m  
6"?#E[ #[  
template < typename Func > !jf!\Uu[U  
struct func_return g&{CEfw&  
  { SAiaC _  
template < typename T > k[)/,1  
  struct result_1 AZf69z  
  { BiDyr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |ZC'a!  
} ; O`$\P lt|v  
+koW3>  
template < typename T1, typename T2 > Lr 9E02  
  struct result_2 k<x7\T  
  { \x:} |   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; H_,4N_hL  
} ; B2Rpd &[  
} ; #0?3RP  
y|=KrvMHJ  
"[-W(=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 n0G@BE1Y=  
4V;-*:  
template < typename Func, typename aPicker > I:w+lchAMe  
class binder_1 1_TniR3z1  
  { hYh~%^0dt  
Func fn; S=W^iA6>  
aPicker pk; 2I|lY>Z  
public : v_WF.sb~  
8H1&=)M=  
template < typename T > QeN7~ J  
  struct result_1 rp^:{6O  
  { re,}}'  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; q6b&b^r+H  
} ; T9'HQu  
#3tC"2MZ  
template < typename T1, typename T2 > 7kITssVHI  
  struct result_2 ~T/tk?:8Vi  
  { f$5\ b[O  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &-w.rF@  
} ; mN> (n+ly  
Q+/P>5O/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} _h`4`r  
:Gzp (@<@e  
template < typename T > ?o`:V|<v  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R](cko=  
  { }#2(WHf =<  
  return fn(pk(t)); 6y "]2UgQk  
} 8C? E1fH\  
template < typename T1, typename T2 > .|Yn[?(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +~* e B  
  { I0><IaFy  
  return fn(pk(t1, t2)); ef!f4u\  
} tv Zq):c  
} ; lon9oraF'  
-r]L MQ  
2Q7X"ek~[  
一目了然不是么? a]Y9;(  
最后实现bind 2<@g *  
 -PU.Uw]  
gyPwNE  
template < typename Func, typename aPicker > fW[RCd  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o\PHs4Ws'7  
  { o q6^  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gX$gUB) x  
} xJnN95`R@  
;.rY`<|  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JStEOQF4  
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。 ^.  
CJDNS21m  
十一. phoenix mB6%. "  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: GctV  
OEX\]!3_Fm  
for_each(v.begin(), v.end(), us8HXvvp{  
( d{7)_Sbky  
do_ 0P!Fci/t  
[ KfPgj  
  cout << _1 <<   " , " y&eU\>M  
] UR S=1+  
.while_( -- _1), rQ6>*0xL_  
cout << var( " \n " ) Pp_? z0M  
) Rlm28  
); HuK Ob4g  
g$vOWSI +  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: Ct zW do.  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor a,)/D_{1  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'i:lV'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 86!$<!I  
VR%*8=  
,rF!o_7  
template < typename Cond, typename Actor > G:wO1f6  
class do_while 3OY(L`  
  { &}|`h8JA]K  
Cond cd; @?;)x&<8?3  
Actor act; JoZzX{eu"  
public : :Bu)cy#/[  
template < typename T > _meW9)B  
  struct result_1 )O$S3ojZ  
  { tA,J~|+f:  
  typedef int result_type; D~|q^Ms,%  
} ; 5*Qzw[[=  
Y7 K2@257  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} k7L4~W  
rz2,42H]  
template < typename T > ${}9/(x/^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 2- (}=N  
  {  B@*!>R  
  do :#{0yno)H  
    { Iz;^D!  
  act(t); Q`Q"p  
  } yF_/.mI  
  while (cd(t)); _34%St!lg  
  return   0 ; @v!#_%J  
} {x[C\vZsi]  
} ; }_mMQg2>=  
o>T+fBHE  
y\[* mgl:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ,2i1 4H  
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。 Tj\hAcD  
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。 Fg}t{e]3a  
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。 =W2I0nr.  
下面就是产生这个functor的类: O*x~a;?G  
+ Okw+v  
J4z&J SY  
template < typename Actor > Dkh=(+> <  
class do_while_actor 4d}n0b\d  
  { Lxv_{~I*  
Actor act; tw.z5  
public : Uyeo0B"  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} wuXH'  
%da-/[  
template < typename Cond > zwP*7u$CH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ZP&iy$<L  
} ; =NnG[#n%  
sJl>evw  
Z:V<P,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。 $ 9E"{6;@  
最后,是那个do_ hx/A215L  
b^()[4M;  
`0w!&  
class do_while_invoker R yM2 9uD  
  { #J8(*!I  
public : N=~DSsw  
template < typename Actor > P3Ah1X7W"C  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const v |pHbX  
  { aSJD'u4w.a  
  return do_while_actor < Actor > (act); kho0@o+'^  
} /^I!)|At  
} do_; qg<Y^ y  
jHA(mU)b  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HqV4!o9'  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 olXfR-2>1  
最后来说说怎么处理break和continue |  >yc|W  
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。 9}42s+  
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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