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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda E{\2='3\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 6LZCgdS{  
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, *v`eUQ:  
&[9709 (=  
r^ XVB`v  
jCY %|  
  class filler :]"V-1#}  
  { vI?, 47Hj+  
public : F{wzB  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 7=uj2.J6  
} ; N[hG8f  
e.%nRhSs3  
46x'I(  
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: 0J|3kY-n>  
@iiT<  
)+^+s d  
_{>vTBU4F  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); }vuARZ>  
mv><HqDL1  
 }ZI7J  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Wqnc{oq |$  
VTM/hJmwJ  
)BE1Q*= n  
OI*H,Z "  
二. 战前分析 do_[&  
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。 kstIgcI  
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 4*L_)z&4;  
7$b1<.WX  
!i50QA|(G  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Gt1U!dP  
  /* --------------------------------------------- */ `uFdwO'DD  
vector < int *> vp( 10 ); K'bP@y_cq  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }C:r 9? T  
/* --------------------------------------------- */ qM`}{ /i  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 4 5e~6",  
/* --------------------------------------------- */ XX@ZQcN  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _#niyW+?~  
  /* --------------------------------------------- */ _w{Qtj~s|  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ok[i<zl; '  
/* --------------------------------------------- */ vd ZW%-A&\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); PsYpxNr  
M{@(G5  
zda 3 ,U2o  
UZMd~|  
看了之后,我们可以思考一些问题: uT{q9=w  
1._1, _2是什么? uD'6mk*  
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+{_Q  
2._1 = 1是在做什么? ]'}L 1r  
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。 )UR7i8]!0  
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。 QY/w  
zdYjF|  
r" y.KD^  
三. 动工  &HW9Jn  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: O?2DQY?jT  
+R&gqja  
NJ<F>3  
Q?vlfZR`8  
template < typename T > (e~Nq  
class assignment X, n:,'  
  { 6'/ #+,d'  
T value; D^O@'zP=At  
public : L_T5nD^D  
assignment( const T & v) : value(v) {} UVP vOtZj  
template < typename T2 > UfGkTwoo=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 29Ki uP  
} ; fex@,I&  
f8~_E  
W4S,6(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <YY14p  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment >Ry01G]_/h  
*pq\MiD/  
!a`&O-ye  
N)T}P\l  
  class holder ]esC[r]PJ  
  { ^sw?gH*  
public : Ew N}l  
template < typename T > 0S"MC9beg  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~Y;*u]^  
  { #mF"1QW  
  return assignment < T > (t); K-4PI+qQ\  
} _b 0& !l<  
} ; 6Oq 7#3]  
HfVZ~PP  
+%'(!A?*`  
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: Da|z"I x  
mt .sucT  
  static holder _1; @]j1:PN-  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 A"]YM'.  
f#;>g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); iTwm3V P  
而不用手动写一个函数对象。 ;pAK_>  
>7|VR:U?B  
Ac@VGT:9  
s[jTP(d)8  
四. 问题分析 jp,4h4C^)  
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。 K0~rN.C!0  
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。 9w"*y#_  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 OXA7w.^  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 *wearCPeJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8LKiS  
h{Y",7] !  
五. 问题1:一致性 N7"W{"3D  
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?| h`q1  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 s;e\ pt  
tw;}jh  
struct holder 1Mzmg[L8  
  { [JiH\+XLPs  
  // f|5co>Hk  
  template < typename T > 6Mf0`K  
T &   operator ()( const T & r) const  ?9/G[[(  
  { sRs>"zAg  
  return (T & )r; dV_G1'  
} i5Ggf"![  
} ; 23PGq%R  
**%37  
这样的话assignment也必须相应改动: kVgTGC"L=  
"jZ-,P=  
template < typename Left, typename Right > .#gzP2 [q  
class assignment MtdG>TzUn  
  { ^q5#ihM  
Left l; XS#Qu=,-  
Right r; Hl"N}   
public : #mdc[.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} u 9e@a9c  
template < typename T2 > K+eM   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } js(pC@<q5  
} ; .('SW\u-  
Z@HEj_n  
同时,holder的operator=也需要改动: [txE .7p  
j#|ZP-=1_  
template < typename T > vh^VxS  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const q9"96({\@  
  { i1UsIT  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); e'~3oqSvR  
} Q ,g\  
E GU2fA7x  
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。 ytImB`'\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5m@V#2^P  
?<!|  
return l(rhs) = r; oH@78D0A  
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。 |yCMt:Hk  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 6k%f  
e~OpofJNb  
template < typename Tp > 2y4bwi  
class constant_t *dQSw)R  
  { ES[G  
  const Tp t; f*Hr^b}`8  
public : i-1op> Y  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} &C}*w2]0S  
template < typename T > =_CzH(=f#  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const rq{$,/6.  
  { }BEB1Q}L  
  return t; 81F9uM0  
} OUnA;_  
} ; pa+hL,w{6  
:OT&  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 M\j.8jG  
下面就可以修改holder的operator=了 _ q"Gix  
c<~H(k'+c  
template < typename T > 6tZI["\   
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const zLQx%Yg!  
  { ~N4m1s"  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _`X:jj>  
} ?ub35NLa  
P55fL-vo|}  
同时也要修改assignment的operator() }>\C{ClI  
kh<2BOV  
template < typename T2 > F4QVAOM]U  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (3e 2c  
现在代码看起来就很一致了。 kJU2C=m@e2  
 " bG2:  
六. 问题2:链式操作 PT ~D",k  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 G@0&8  
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。 V`5 O{Gg  
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。 +@UV?"d  
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。 42{~Lhxt  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gYj'(jB  
7zMr:JmV  
template < typename T > hH.G#-JO  
struct result_1 BtZyn7a  
  { sW$XH1Uf#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; g(g& TO  
} ; [g,}gyeS(  
\V:^h [ad  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: z?zL97H  
}H4RR}g  
template < typename T > %O<BfIZ  
struct   ref x-c"%Z|  
  { bt *k.=p  
typedef T & reference; -j(6;9"7]|  
} ; A&{Nh` q  
template < typename T > -Za/p@gM  
struct   ref < T &> =N@t'fOr  
  { }]Tx lSp!;  
typedef T & reference; *hrd5na  
} ; INf&4!&h  
CLSK'+l  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Xj*Wu_  
hZ3bVi)L\  
template < typename T > E`q_bn  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const #$vEGY}1  
  { 8L XHk l  
  return l(t) = r(t); :gT4K-O j  
} 6~{C.No}  
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。 zDp2g)  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 a.'*G6~Qgw  
^.tg7%dJ  
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 b6[j%(   
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: qR.Q,(b|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 3T 9j@N77  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ^8tEach  
最后的布局是: C~[,z.FvO  
                Add lr?;*f^3  
              /   \ SuznN L=/$  
            Divide   5 Cw%{G'O   
            /   \ c,22*.V/  
          _1     3 zi:BF60]=  
似乎一切都解决了?不。 ax2B ]L2  
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。 ]Dzlp7Y}  
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。 =sFTxd_"iQ  
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: mmsPLv6  
wBzC5T%,  
template < typename Right > 67TwPvh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >/\'zi]L  
Right & rt) const Si,6o!0k  
  { 'yth'[  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B *vM0  
} H]!"Zq k  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 >p/`;Kq@  
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。 51u0]Qx;fm  
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。 +"(jjxJm  
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。 !BI;C(,RL  
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。 \9d$@V  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? yVc(`,tZ(  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: "KlwA.7/  
*VeRVaBl  
template < class Action >  ]k(]qZ  
class picker : public Action zQA`/&=Y  
  { H"KCK6  
public : ;=@0'xPEa-  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &zs$x?/  
  // all the operator overloaded iLz@5Zj8  
} ; 23?rEhKe  
eQ"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。 h~26WLf.  
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: N7_"H>O$0U  
S$3JMFA  
template < typename Right > :KN-F86i  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7.T?#;'3  
  { C?Ucu]cW  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :LTN!jj  
} nm+s{  
-hV*EPQ/  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]?)TdJ`  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 <Qq*p  
C>~TI,5a3  
template < typename T >   struct picker_maker />Nt[o[r  
  { xpI wrJO  
typedef picker < constant_t < T >   > result; P$sxr  
} ; {T8Kk)L  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > m68*y;#  
  { zVD:#d% b  
typedef picker < T > result; S$k&vc(0  
} ; +{>=^9%X  
$|@ r!/W  
下面总的结构就有了: PX99uWx5]  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 qNr} \J|  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {U1m.30n  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 XM}hUJJW  
至此链式操作完美实现。 Q^I\cAIB  
a6H%5N  
,P Z ge  
七. 问题3  9a kH  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 x:7IIvP  
{|\.i  
template < typename T1, typename T2 > _w Ot39e&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KF/-wZ"1s  
  { bx Wa oWE0  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); +O5hH8<&b  
} 7Qsgys#/=  
or]IZ2^n  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ap~^Ty<>  
Ewm9\qmg  
template < typename T1, typename T2 > GF WA>5n'  
struct result_2  p#[.{  
  { {PmZ9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; aoTP [Bp  
} ; f-2c0Bi  
1U\z5$V  
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? "mN q&$  
这个差事就留给了holder自己。 ^t"'rD-I  
    FN; ^"H  
<t,x RBk  
template < int Order > ZB&6<uw  
class holder; MfQ!6zE  
template <> L+QLLcS~EM  
class holder < 1 > Fx+*S3==%e  
  { Ev P{p  
public : i?~3*#IpD  
template < typename T > !Uc T RI  
  struct result_1 d7i]FV  
  { X7 w Ky(g  
  typedef T & result; O~QB!<Q+  
} ; `XB 9Mi=  
template < typename T1, typename T2 > g1o8._f.  
  struct result_2 $A` VYJtt#  
  { fX+O[j  
  typedef T1 & result; 5Ph4<f` L~  
} ; N [yy M'C  
template < typename T > &=Wlaa/,&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const KdlQ!5(?X  
  { V> bCKtf&  
  return (T & )r; j5ve2LiFV%  
} EIQ p>|5  
template < typename T1, typename T2 > -(#iIgmP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q&V;(L62!  
  { gdoLyxQ  
  return (T1 & )r1; `@ FYkH  
} jSAjcLR  
} ; AK#1]i~  
'=6\v!  
template <> ;\l,5EG  
class holder < 2 > rD>f|kA?L  
  { B]$GSEB  
public : <|\Lm20 G]  
template < typename T > +]50DxflA  
  struct result_1 Yuc> fFA  
  { 'ah[(F<*@e  
  typedef T & result; ""D 4s  
} ; F/A|(AH'  
template < typename T1, typename T2 > Ow077v ?  
  struct result_2 9E6R0D}  
  { ]cN1c}  
  typedef T2 & result; ~= -RK$=  
} ; F3N6{ysK#  
template < typename T > d:{O\   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const VQ{fne<  
  { +'@Dz9:>  
  return (T & )r; ^BL"wk  
} 2>H24F  
template < typename T1, typename T2 > 5BJmA2L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const e,5C8Q`Z  
  { /OJ`c`>Q:  
  return (T2 & )r2; ~WN:DXn  
} Ydy9  
} ; W,-g=6,  
xp9pl[l  
M|[oaanY'  
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> >。 t.'!`5G  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: ))i}7 chc  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G/mXq-  
`V3Fx{  
return l(i, j) = r(i, j); 4NIRmDEd  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) S@ f9c  
{vO9p tR;  
  return ( int & )i; uXq. ]ub  
  return ( int & )j; gl_^V&c  
最后执行i = j; TNr :pE<  
可见,参数被正确的选择了。 zkdetrR  
Jdp3nzM^^@  
:Xd<74Nu  
:U(A;U1,  
Z87|Zl  
八. 中期总结 >6pf$0  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Zoc0!84<z  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 EUgs6[w 4  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 zZC9\V}R  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor V,?yPi$#E  
- FlzEZ  
"2T#MO/  
/ Qk4  
kn"(A .R  
mo#04;VF  
九. 简化 bD8Gwi=iiu  
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。 Vl!6W@g  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 (NnH:J`  
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: t>B;w14  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 <kd1Nrr!p  
  +-*/&|^等 SG4%}wn%  
2. 返回引用。 BIWWMg  
  =,各种复合赋值等 P_p<`sC9  
3. 返回固定类型。 )D82N`c2\i  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M+9gL3W  
4. 原样返回。 #`X?=/q  
  operator, ApXy=?fc  
5. 返回解引用的类型。 f8.gT49I  
  operator*(单目) G<^{&E+=  
6. 返回地址。 MO <3"@/,  
  operator&(单目) NS6:yX,/  
7. 下表访问返回类型。 AlW66YAuQ  
  operator[] 9lDhIqx0~  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 = +?7''{>  
  operator<<和operator>> 9v!1V,`j"  
!GEJIefx_  
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。 e,XYVWY%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: w~?~g<q  
xLZG:^(I  
template < typename Left > a"g!e^  
struct value_return *%t^;&x?  
  { E'.7xDN  
template < typename T > 3CGp`~Zf  
  struct result_1 a,#j =  
  { Q7COQ2~K   
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type;  H =^`!  
} ; Sw^u3  
~PahoRS  
template < typename T1, typename T2 > Ziu]'#  
  struct result_2 nSAdCJ;4  
  { wtV#l4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; X<; f  
} ; yU}qOgXx  
} ; ;H.^i|_/  
JNUt$h  
zeC RK+-  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @\P;W(m.i  
6ez<g Uf  
下面我们来剥离functor中的operator() M$8^91%4B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oW Nh@C  
tWa) _y  
return l(t) op r(t) 8rS:5:Hi  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) X~,aNRy  
return op l(t) _v=SH$O+  
return op l(t1, t2) Q=20IQp  
return l(t) op pKrN:ExB"\  
return l(t1, t2) op 58J}{Req  
return l(t)[r(t)] zb<6 Ov  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ]Y8<`;8/  
W+X6@/BO  
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: t9:0TBt-[  
单目: return f(l(t), r(t)); .oUTqki  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); *zL}&RUKM  
双目: return f(l(t)); <=0 u2~E  
return f(l(t1, t2)); `eCo~(F y  
下面就是f的实现,以operator/为例 8-%TC\:  
sC b=5uI  
struct meta_divide =k0_eX0  
  { ~-J]W-n  
template < typename T1, typename T2 > >R! jB]5  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1sdLDw_)p  
  { |CZ@te)>  
  return t1 / t2; r_6ZO&  
} Mz~D#6=  
} ; 6U,O*WJ%e  
;Q*or2"!  
这个工作可以让宏来做: l +OFw)8od  
u=7J /!H7^  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 7.#F,Ue_0T  
template < typename T1, typename T2 > \ R1GEh&U{  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4X |(5q?  
以后可以直接用  Qq;Foa  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) CZI66pDy  
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 |NC*7/}  
(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。。。) :G2k5xD/E  
~`\?"s:  
|pp*|v1t  
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 sCk?  
XkF%.hWo  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > c+$*$|t=v`  
class unary_op : public Rettype C$D -Pt"+  
  { AKyUfAj3  
    Left l; a (b#  
public : lqZ5?BD1  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} m?fy^>1  
ZR?yDgL  
template < typename T > )PuFuf(wz  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ft KTnK.  
      { sN2p76KN  
      return FuncType::execute(l(t));  &NK,VB;  
    } S4Ww5G?.  
&*G #H~\  
    template < typename T1, typename T2 > >kp?vK;'B  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IrhA+)pdse  
      { QPg8;O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); fNt`?pW H  
    } {~s DYRX  
} ; A}N?/{y)G  
I3mGo  
lXiKY@R#  
同样还可以申明一个binary_op P5nO78  
N@1+O,o  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z>Hgkp8D"  
class binary_op : public Rettype $gy*D7  
  { Qqvihd  
    Left l; W!&'pg  
Right r; f@DYN!Z_m  
public : h=kh@},  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} `A^"% @j  
#( jw!d&  
template < typename T > ,5, !es@`b  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E}p&2P+MR  
      { ;1.,Sn+zO  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); _Khc3Jo  
    } Z9 9>5\k  
U\;6mK)M^J  
    template < typename T1, typename T2 > ,J>5:ht(6  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const JB`\G=PiL  
      { _:C9{aEZb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); DV-;4AxxRq  
    } pd7NF-KD  
} ; - 'W++tH=  
An"</;HU  
t&CJ% XP  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 gy0haW   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Vz)`nmO}5\  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #Xb+`'  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 & <J[Q%2  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! WIf0z#JMJm  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %_L\z*+  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Vle@4 ]M\  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) sq[iY  
下面是修改过的unary_op pDcjwlA%  
7cO n9fIE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > U($dx.`v#  
class unary_op {(wHPzq  
  { Nkl_Ho,  
Left l; @$c\d vO  
  W"'iIh)z `  
public : !l 1fIc  
F\k+[`%{  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \\7ZWp\fN  
xJZ>uTN  
template < typename T > <'Wo@N7  
  struct result_1 J<maQ6p  
  { >U*T0FL7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ?1$fJ3  
} ; $UCAhG$  
oMTf"0EIW  
template < typename T1, typename T2 > K7W6ZH9;  
  struct result_2 `~;rblo;  
  { @reeO=  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; C@W"yYt  
} ; ,o,I5>`  
h{p=WWK  
template < typename T1, typename T2 > >ByXB!Wi+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aZ'Lx:)R  
  { p2udm!)J  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); y+6o{`0  
} <5jzl  
y2vUthRwo  
template < typename T > Zx  bq  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const glXZZ=j  
  { iN0nw]_*  
  return OpClass::execute(lt(t)); "D=P8X&vs  
} -'BA{#e}L  
$.v5~UGb{\  
} ; $K'|0   
EEZw_ 1  
MR<;i2p  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug C[Dav&=^F  
好啦,现在才真正完美了。 aj,T)oDbt6  
现在在picker里面就可以这么添加了: I=9!Rs(QF  
+d!v}aJ  
template < typename Right > %\r!7@Q  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .h5[Q/*h  
  { .]7Qu;L  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); )R  2.  
} HcV"X,7S  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 ]U7KLUY>:  
q)vplV1A  
sx51X^d  
"=za??\K}  
iVTGF<  
十. bind :`2=@.  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ZRVT2VfN  
先来分析一下一段例子 15o?{=b[  
d[^~'V  
-s$F&\5by  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QtqfG{  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 70mpSD3  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Cp]"1%M,  
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。 Bv. `R0e&  
我们来写个简单的。 `z )N,fF  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 1YJC{bO  
对于函数对象类的版本: FH%GIi  
A7`1-#  
template < typename Func > S^<g_ q  
struct functor_trait L%c0Z@[~  
  { b2=0}~LK  
typedef typename Func::result_type result_type; *"r~-&IL  
} ; o9S+6@  
对于无参数函数的版本: lF?tQB/a  
S&Ee,((E(  
template < typename Ret > d)R352  
struct functor_trait < Ret ( * )() > /?1nHBYPM  
  { 0{PzUIM,W  
typedef Ret result_type; N**g]T 0`  
} ; ee#): -p  
对于单参数函数的版本: fb:j%1WF  
/q$,'^.A  
template < typename Ret, typename V1 > (?! ,p^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > "a/ Q%.P  
  { u@%r  
typedef Ret result_type; BEgV^\u  
} ; :C8$Xi_i}  
对于双参数函数的版本: gxMfu?zk"  
w L^%w9q-  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > eD Z8w  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > V$rlA' +1v  
  { JQ-gn^tsy  
typedef Ret result_type; I]y.8~xs  
} ; %9#gB  
等等。。。 :BGA.  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D\YE^8/  
!GQ\"Ufs>  
template < typename Func > vuFBET,  
struct func_return |s)?cpb  
  { 2',w[I  
template < typename T > K[7EOXLy  
  struct result_1 e<#DdpX!H~  
  { I;?X f  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; y{a$y}7#X  
} ; .+([  
^+9sG$T_EV  
template < typename T1, typename T2 > ?}Lg)EFH  
  struct result_2 d@3}U6,  
  { ]}6w#)]"  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 08m;{+|vY  
} ; s{4\xAS>  
} ; :aIN9;  
%D`,k*X  
\rV B5|D?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 LR,7,DH$9'  
')$NfarQ.  
template < typename Func, typename aPicker > lw(e3j  
class binder_1 ^v@4|E$  
  { F("#^$  
Func fn; [|3>MZ2/  
aPicker pk; 56Z\-=KAU  
public : a3 >zoN  
GBC*>Y  
template < typename T > N=)z  
  struct result_1 i o3yLIy,  
  { a%Jx `hx  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5Y3i|cj  
} ; -sMytHH.  
8g >b  
template < typename T1, typename T2 > [!VOw@uz  
  struct result_2 U#o'H @  
  { <d7V<&@o=  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *AIEl"29  
} ; !"TZ:"VZU  
Bz`yfl2  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )P>u9=?,=E  
D8# on!  
template < typename T > V=:_d,  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Ih[+K#t+E  
  { Zzl,gy70  
  return fn(pk(t)); -)y%~Zn  
} ib0g3p-Lc  
template < typename T1, typename T2 > #9LzY  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ksjUr1o  
  { jAsO8  
  return fn(pk(t1, t2)); \ U-vI:J_  
} il:nXpM!  
} ; @oG)LT  
~H}en6Rc  
qUF1XJZ }z  
一目了然不是么? 0X(]7b&~R  
最后实现bind J:F^ #gW  
qYp$fmj  
efuK  
template < typename Func, typename aPicker > p '{xoV  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) })IO#,  
  { W:QwHZ2O  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); "MiD8wX-  
} 8"vwU@cfC  
3|Y!2b(:?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ~tGCLf]c\  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ELh3 ^  
kYxS~Kd<  
十一. phoenix ER{3,0U  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: aP>37s  
1{2eY%+C  
for_each(v.begin(), v.end(), !|m9|  
( ! ]Mc4!E  
do_ \`,xgC9K  
[ Ca$c;  
  cout << _1 <<   " , " RwTzz] M  
] X^@[G8v%  
.while_( -- _1), BZ F,=v  
cout << var( " \n " ) }1%r%TikY  
) |[cdri^?D  
); I&1!v8  
C/v}^#cLD  
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: |&hU=J o  
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 QlW=_Ymv{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <kD#SV%"  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y?N Nz0  
LN!W(n(  
/b.oEGqZX  
template < typename Cond, typename Actor > :nQp.N*p  
class do_while RFG$X-.e  
  { "6I[4U"@  
Cond cd; &(&  
Actor act; '0+$ m=   
public : \-. Tg!Q6  
template < typename T > Z-|li}lDr  
  struct result_1 iG[? ]]  
  { Ds5N Ap:x  
  typedef int result_type; ^@}#me@  
} ; Eqphd!\#6  
GH3#E*t+[  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Qp!Y.YnPd_  
*PM}"s  
template < typename T > IF?xnu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -WT3)On  
  { e!o(g&wBj  
  do cj(X2L  
    { YlUpASW  
  act(t); S]yvMj_?  
  } #Mi|IwL  
  while (cd(t)); ^&:'NR  
  return   0 ; O2H/rFx4  
} c)1=U_61  
} ; wR7aQg  
c d%hW  
_@ i>s,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AQci,j"  
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。 $ly0h W  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 }~*rx7p  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 lvufkVG|  
下面就是产生这个functor的类: X N;/nU  
1-$P0  
Tj,2r]g`<  
template < typename Actor > v'nHFC+p  
class do_while_actor if@W ]%  
  { iUNnPJh  
Actor act; 5a$$95oL  
public : #O</\|aH)i  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} yzc pG6 ,  
1!s28C5u  
template < typename Cond > *:QXz<_x+  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; piu0^vEEH  
} ; 8!j=vCv  
uJPH~mdW   
b|E/LKa  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uiK:*[  
最后,是那个do_ !Y%D 9  
>0T3'/k<H  
=QiT)9q)  
class do_while_invoker l @A"U)A(  
  { nO@+s F  
public : kukaim>K  
template < typename Actor > d8.ajeN]o  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +{xG<Wkltz  
  { FT_k^CC  
  return do_while_actor < Actor > (act); b]dxlj} <  
} s, -*q}  
} do_; EVSK8T,  
|!5@xs*T  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 4qBY% 1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 v@,XinB[  
最后来说说怎么处理break和continue N<b D  
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。 n1)'cS5}  
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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