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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda JG `QJ%  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 qXW 5_iX  
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, @4pN4v8U  
chy7hPxC;  
)u$A!+fo  
N.]8qzW  
  class filler =B\ ?(  
  { hn-S$3')`  
public : ;rX4${h  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} X!m/I i$q  
} ; ty ~U~  
^t"\PpmK<d  
<m!\Ma  
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: @m6E*2Gg  
+.=a R<Q  
kciH  
F n\)*; ^  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 2neiUNT  
q(C+D%xB  
ev>: 3_ s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 +Fk.B@KT,  
P)3e^~+A  
BkcOsJIz  
nxG vh4'i8  
二. 战前分析 jGt[[s  
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。 p&7>G-.  
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 xk,E A U  
MxYCMe4S[  
qz 'a.]{=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JSM{|HJxh  
  /* --------------------------------------------- */ ^vzNs>eJ  
vector < int *> vp( 10 ); W!{uEH{%l  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); &{>~ |^  
/* --------------------------------------------- */ 9T\:ID= h  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); SpkD  
/* --------------------------------------------- */  h /on  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); fQ<V_loP.@  
  /* --------------------------------------------- */ wi!Ml4Sb  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); pl%ag~i5  
/* --------------------------------------------- */ LWY`J0/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); TR#5V@e.m  
K jLj  
+m"iJW0  
QDU^yVa_  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7%X$6N-X  
1._1, _2是什么?  #/n\C  
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。 |XQ!xFB  
2._1 = 1是在做什么? '1d-N[  
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。 P/27+5(|  
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。 !=a8^CV  
Es?~Dd  
$]O\Ryf6  
三. 动工 :g Ze>  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Ih.o;8PpK  
aFLm,  
VBOq~>V6(v  
)UWE.o BI  
template < typename T > vJYy`k^Y  
class assignment jvW/M.q4  
  { Od!j+.OY<  
T value; ;yH/GN#O  
public : K]RkKMT,  
assignment( const T & v) : value(v) {} /0zk&g  
template < typename T2 > En1pz\'  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } zD?<m J`  
} ; 67d0JQTu  
-E.EI@"  
sC/T)q2  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F$)Ki(m q  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment vQA: \!  
tvP"t{C6,  
JTx&_Ok#  
't wMvm  
  class holder  pCv=rK@  
  { 2+0'vIw}  
public : zp d4uto5  
template < typename T > A\WgtM  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const gCd9"n-e  
  { "}EydG"=  
  return assignment < T > (t); *8Gx_$t&  
} sURHj&:t|  
} ; "xw2@jGpG  
Z[|(}9v?~  
B6,"S5@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 1h|JKu0  
8%Pjx7'<  
  static holder _1; zL1H[}[z+  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 fY\QI =  
#qHo+M$"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *Bc= gl$  
而不用手动写一个函数对象。 (G:$/fK  
R:=i/P/  
X)`? P*[  
]e R1 +Nl  
四. 问题分析 |FH/Q-7[  
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。 an.)2*u  
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。 je.mX/Lpj  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 y 2&G0y  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  Q9{%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Z|E( !"zE9  
f:e~ystm  
五. 问题1:一致性 !qT.D:!@zF  
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?| wOINcEdx  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 haS`V  
 s(F^P  
struct holder $$`}b^,/  
  { &%rX RP  
  // amOBUD5Ld`  
  template < typename T > LDO@$jg  
T &   operator ()( const T & r) const s>^*GQw  
  { wC;N*0Th  
  return (T & )r; ]e 81O#t3  
} R:zjEhH )  
} ; R/U"]Rc  
tPc'# .  
这样的话assignment也必须相应改动: C^]bXIb  
J=5G<  
template < typename Left, typename Right > dX` _Y  
class assignment |>Kf_b Y#  
  { {V,rWg  
Left l; (q*Za  
Right r; ,:j^EDCsaJ  
public : jO3Z2/#  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} > PfYHO  
template < typename T2 > DM"`If%3j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } :U^a0s%B  
} ;  ]Ocf %(  
a'rN&*P  
同时,holder的operator=也需要改动: &H`yDrg6U  
yD(0:g#  
template < typename T > =DUsQN!  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &$|k<{j[<f  
  { Cj,fP[p#7  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZI-)'  
} USfOc  
Z'hW;^e%_z  
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。 BB>3Kj:|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j'I$F1>Te  
K'7i$bl%  
return l(rhs) = r; {C[<7r uF  
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。 bo`w( h_  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Fn yA;,*  
#P<v[O/rA  
template < typename Tp > &CG3_s<2  
class constant_t \ @3i=!  
  { B/&axm%0  
  const Tp t; +UB+. 5P  
public : +(QGlRd  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} x=gZ7$?A  
template < typename T > /m(vIl  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const mM&H; W  
  { dt<PZ.  
  return t; $*{PUj  
} 8!'#B^  
} ; 1Hp0,R}  
<{JHFU`^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 A !x" *  
下面就可以修改holder的operator=了 ym{?vY h  
]@)X3}"!  
template < typename T > z ~T[%RjO  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %DbL|;z1  
  { y!h$Z6.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); g < M\zD  
} OIe {Sx{y  
)UO:J7K  
同时也要修改assignment的operator() ==l p\  
OXK?R\ E+  
template < typename T2 > ubjuuha"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t=d~\_Oa  
现在代码看起来就很一致了。 >| rID  
YO|Kc {j2e  
六. 问题2:链式操作 % Lhpj[C  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 rc<^6HqD  
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。 r\.1=c#"bP  
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。 u yzc"d i  
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。 7AX<>^  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;lB%N t<,  
t:9}~%~  
template < typename T > 4t|ril``]  
struct result_1 Eo!1 WRruF  
  { e%afK@c  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; tK`sVsm>  
} ; D\jRF-z  
.R#p<"$I  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: j *Ta?'*  
G29PdmY$<  
template < typename T > O$V 6QJ  
struct   ref ={o>g '  
  { s =! y%  
typedef T & reference; <=l!~~%  
} ; qH: ` O%,  
template < typename T > snK$? 9vh  
struct   ref < T &> Zm >Q-7r9  
  { dP=1*  
typedef T & reference; _>9|"seR  
} ; - /]ro8V$  
.9#4qoM'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: xa[<k >r3  
(_^g:>)Cs  
template < typename T > &.y:QVR,!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const BuCU_/H  
  { 0m(/hK  
  return l(t) = r(t); rUvqAfE&+  
} . p^='Kz?  
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。 I3uaEv7OZc  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 <x,u!}5J  
F42r]k  
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 @F]6[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Qx1ZxJz #  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cpF\^[D  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 '>^+_|2  
最后的布局是: FVW<F(g`  
                Add [=z1~dXKb  
              /   \ +ByxhSIr  
            Divide   5 hPE#l?H@A  
            /   \ )l[<3< @s  
          _1     3 e#(0af8A  
似乎一切都解决了?不。 bIu '^  
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。 >Vy=5)/i  
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。 o3P`y:&  
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: Qr Dzf e[  
:DXkAb2  
template < typename Right > +AhR7R!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]tA39JK-i  
Right & rt) const I\&..e0l  
  { \bw71( Q  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); .h~M&d!  
} qAUqlSP5  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 P%z\^\p"5  
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。 T^B&GgW  
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。 }QU9+<Z[r  
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。 }L^Yoq]  
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。 IsxPm9P2<  
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? ^hv  
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: odMjxWY  
^W5rL@h_  
template < class Action > bo '  
class picker : public Action a,b ;H(em  
  { VO] Jvf  
public : z'=*pIY5f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ir|Q2$W2^c  
  // all the operator overloaded {9vvj  
} ; [X ]\^   
:{pvA;f  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 []/=!?5B  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: y8HLrBTza  
>d!w&0z>  
template < typename Right > %Qgo0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AR\>P  
  { 7Te`#"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); C(Ujx=G+3  
} "(PJh\S>S  
j*t>CB4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > r5%K2q{  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 #F@53N  
%_;q<@9)  
template < typename T >   struct picker_maker \u ?z:mV  
  { ;W]NT 4p  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [X0Wfb}{  
} ; JM!rop^  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^crk8O@Fw  
  { H$zjN8||"  
typedef picker < T > result; (C*G)Aj7  
} ; eUPG){"  
'31pb9@fH  
下面总的结构就有了: EgM.wQHR]  
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。 +Gqh  
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。 yx"xbCc#  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "2;$?*hO#  
至此链式操作完美实现。 osyY+)G'sV  
,LKY?=T$z  
7r 07N'  
七. 问题3 ?6+GE_VZ  
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。 zB/$*Hd  
sJg-FVe2  
template < typename T1, typename T2 > *q_ .y\D  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FKY|xG9  
  { u4bPj2N8I  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (2(I|O#  
} htk5\^(X  
#x$.  
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: o)F^0t  
8~AO~  
template < typename T1, typename T2 > $J"}7+  
struct result_2 jo{[*]Oa  
  { Y,I0o{,g  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result;  Q<B=m6~  
} ; P$S>=*`n U  
a9 7A{7I&  
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? |UZPn>F~  
这个差事就留给了holder自己。 C9`#57Pp  
    B;9X{"  
s`GwRH<#  
template < int Order > *2N$l>ql:k  
class holder; \gaGTc2&  
template <> Ug*:o d  
class holder < 1 > Os' 7h  
  { P9; =O$s  
public : GV#"2{t j  
template < typename T > EpSVHD:*  
  struct result_1 e#JJd=  
  { /*!K4)$-*2  
  typedef T & result; w^e<p~i!^E  
} ; 9Slx.9f  
template < typename T1, typename T2 > Bm2"} =  
  struct result_2 A+w51Q  
  { !:t}8  
  typedef T1 & result; / >c F  
} ; 8X!^ 2B}J  
template < typename T > 'hfQ4EN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]f#ZU{A'mt  
  { -8;U1^#  
  return (T & )r; "f/lm 2<  
} Ic/D!J{Y  
template < typename T1, typename T2 > S {gB~W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ax0RtqtR&  
  { :pj#t$:!  
  return (T1 & )r1; CM?dB$AwX  
} vggyQf%  
} ; | YmQO#''  
ku3Vr\s  
template <> Gh}sk-Xk=  
class holder < 2 > O`1_eK~1<  
  { d|CSWcU  
public : Ae R3wua  
template < typename T > 1^^<6e  
  struct result_1 V`qHNM/t  
  { iV;X``S  
  typedef T & result; u^T)4~(  
} ; &QFg=  
template < typename T1, typename T2 > bzD <6Z  
  struct result_2 udVEO n$  
  { |n3fAN  
  typedef T2 & result; tQE=c 7/M  
} ; 6=A   
template < typename T > NwbB\Wl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const k2DT+}u7G  
  { 19O /Q,9  
  return (T & )r; MLg+ 9y  
} p+#$S4V  
template < typename T1, typename T2 > :@# '&(#~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NF+^  
  { TOmq2*,/  
  return (T2 & )r2; Bc3(xI'>J  
} |2w,Np-  
} ; ,?g}->ZB  
HLm6BtE  
]FV,}EZ  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 k)j, ~JH  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: W@U<GF1  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w:%3]2c  
}tue`">h  
return l(i, j) = r(i, j); 60p*$Vqy  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) h^o>9s/|/H  
|^p7:)cy  
  return ( int & )i; A (z lX_  
  return ( int & )j; ?IRp3H  
最后执行i = j; 3>;zk#b2  
可见,参数被正确的选择了。 MQ7d IUs  
bso l>M[<  
'Vq_/g!?1  
M ^gva?{  
$j=c;+W  
八. 中期总结 '| (#^jAj  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: <^>O<P:v  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 _Bh-*e2k  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  Za,rht  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor )fSO|4   
S%J$.ge  
=_~bSEqyRI  
:uwB)G  
sk* AlSlM  
j6x1JM  
九. 简化  /6)6  
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。 A/ppr.  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 RMJq9a  
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: lS<T|:gz@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @BCws )  
  +-*/&|^等 ~1e?9D  
2. 返回引用。 Z,~Bz@5`"  
  =,各种复合赋值等 W  &wqN  
3. 返回固定类型。 ^APPWQUl  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \$;Q3t3  
4. 原样返回。 0'&N?rS  
  operator, h\C" ti2  
5. 返回解引用的类型。  %T9'dcM  
  operator*(单目) fsd,q?{a:  
6. 返回地址。 J3/2>N]/}  
  operator&(单目) !F ]7q]g  
7. 下表访问返回类型。 `-Yo$b;:  
  operator[] {[B^~Y>Lr  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 g=iPv3MG  
  operator<<和operator>> ]M2<b:yo  
2e~ud9,  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 { |dU|h  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -jN:~.  
G.Z4h/1<  
template < typename Left > Z*r;"WHB  
struct value_return bEx8dc`Q  
  { NlLgXn!  
template < typename T > )X-~+X91 S  
  struct result_1 Iu(j"b#  
  { eYSVAj  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ZWJ%t'kF  
} ; E1'| ;}/  
m]}%Ag^x  
template < typename T1, typename T2 > B?o ?LI  
  struct result_2 ~\4`tc  
  { kC : pal  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A\Ax5eeL  
} ; ^)-* Ubzz  
} ; H_3-"m&3  
.4I "[$?Q  
i qLNX)  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 1E3'H7k\t  
snU $Na3  
下面我们来剥离functor中的operator() & QO9/!  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Y"eR&d  
d:|(l^]{r  
return l(t) op r(t) UC@ &! kM  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 42 6l:>D(  
return op l(t) gZ{q85C.>  
return op l(t1, t2) X MkyX&y  
return l(t) op G3 h&nH,>  
return l(t1, t2) op /%O+]#$`0  
return l(t)[r(t)] 0LQ|J(u  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] AfQ?jKk&{'  
u+ wKs`   
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: (WoKrd.!  
单目: return f(l(t), r(t)); o *\c V 6  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'VH%cz*  
双目: return f(l(t)); mn5mdrv3WZ  
return f(l(t1, t2)); 0W}iKT[Z  
下面就是f的实现,以operator/为例 I,rs&m?/m  
V s/Z8t  
struct meta_divide > J!J:  
  { X{8/]'(  
template < typename T1, typename T2 > '3n?1x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qRV5qN2{XY  
  { BbCt_z'  
  return t1 / t2; NhP&sQO  
} fDq`.ZW)s  
} ; c5KJ_Nfi  
o>3g<- ul  
这个工作可以让宏来做: X?3?R\/  
IiX`l6L~W  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ^ W/,Z`  
template < typename T1, typename T2 > \ WziX1%0$n  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l~cT]Ep  
以后可以直接用 %Fb4   
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) kaKV{;UM  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 [ij8h,[~]  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) _dg2i|yP<  
D7'P^*4_B  
*ud"?{)Z  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 lQ t&K1m  
jg,oGtRz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  vbol 70  
class unary_op : public Rettype , [ogh  
  { Y(:.f-Du  
    Left l; O(P ,!  
public : ="M7F0k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 0O_acO 4  
\I3={ii0  
template < typename T > ]7#@lL;'0  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \QpH~&QIS  
      { .bwKG`F  
      return FuncType::execute(l(t)); Hh|a(Zq,  
    } O&ur |&v  
^+v6?%m  
    template < typename T1, typename T2 > p-KMELB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AdCi*="m  
      { p_K` `JE  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ch^tq",1>  
    } ;,z[|"y  
} ;  xr }jw  
+N~?_5lv\s  
'Fe1]B"Y  
同样还可以申明一个binary_op s :4<wmu4=  
hM": ?Rx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ."8bW^:  
class binary_op : public Rettype z } L3//  
  { \5k^zGF4o  
    Left l; Y<A593  
Right r; h3B s  
public : |fQl0hL  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} CB7 6  
Oyfc!  
template < typename T > 9PpPAF  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LTSoo.dE  
      { 'Z<V(;W  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); btQDG  
    } ^p'iX4M  
I eQF+Xz  
    template < typename T1, typename T2 > {;iG}jK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q%x |  
      { 3A~53W$M  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `0]kRA8=  
    } ?<Tt1fpG  
} ; R0 g-  
<($'jlZ  
Ym)8L.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 `L-GI{EJ  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6NvdFss'A{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) p4ML } q8  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 sz5&P )X  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! > @Ux8#  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 -ZmccT"8  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 c]qq *k#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) G!y~Y]e  
下面是修改过的unary_op kQr\ktN\  
K):MT[/"  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > @0XqUcV  
class unary_op k"J [mT$b  
  { Tug}P K   
Left l; =bVaB<!  
  DOr()X  
public : '+!@c&d#%o  
]yTMWIx#  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} >&1MD}  
[&Kn&bdKW  
template < typename T > kF09t5Lr  
  struct result_1 9M$=X-  
  { "y%S.ipWG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4 Ar\`{c>  
} ; $LS$:%i4  
B&tU~  
template < typename T1, typename T2 > fgb%SIi?  
  struct result_2 ~"<AYJlO  
  { pH?tr  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {V> >a  
} ; kfod[*3  
YQB.3  
template < typename T1, typename T2 > HzW`j"\  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f}4bnu3  
  { Zcaec#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); :r<uH6x|  
} l7{Xy_66  
l9U^[;D  
template < typename T > )PM&x   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qRD]Q  
  { sknta 0^=2  
  return OpClass::execute(lt(t)); 5LT{]&`9  
} EF7Y4lp  
\]uo^@$bm  
} ; $)L=MEdx  
W!$aK)]4u  
tMWDKatb  
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 \6UK:'5{  
好啦,现在才真正完美了。 l8"  
现在在picker里面就可以这么添加了: R7/"ye:7J  
f0 ;Fokt(  
template < typename Right > yQ33JQr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a88(,:t  
  { ~w<u!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {Jv m *   
} :R/szE*Ak  
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。 `|p3@e  
wnf'-dw]  
.A: #l?  
L'1p]Z"  
s!\:%N  
十. bind )G7")I J/X  
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。 67Z.aaXD1  
先来分析一下一段例子 %p5%Fs`sd  
mk)F3[ ke  
%UquF  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ail%#E8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v&[Ff|>  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 9=(*#gRd  
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。 J|DID+M  
我们来写个简单的。 3y}0J @  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: k<mfBNvuo  
对于函数对象类的版本: "=7y6bM  
80X #V  
template < typename Func > k79" xyXX  
struct functor_trait ogt<vng  
  { R %QgOz3`  
typedef typename Func::result_type result_type; 9{gY|2R_  
} ; 6}aIb.j  
对于无参数函数的版本: "Qf X&'09  
95.m^~5  
template < typename Ret > jU1([(?"  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ?8cgQf$  
  { {uO=Wkp~7  
typedef Ret result_type; j@jaFsX |  
} ; 7J ~usF>A  
对于单参数函数的版本: MHs2UN  
Ae&470  
template < typename Ret, typename V1 > l_K=7\N  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > w1Z9@*C!  
  { OT6uAm+\7_  
typedef Ret result_type; k"*A@  
} ; #G[S  
对于双参数函数的版本: I]HrtI  
WoP5[.G  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > [:cy.K!Uo%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -)biSU,  
  { 3$fzqFo  
typedef Ret result_type; 6#sd"JvtQ  
} ; Zt3"4d4  
等等。。。 _*d8:|qw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy o!q3+Pp;}  
D4e*Wwk  
template < typename Func > U)Cv_qe  
struct func_return i%jti6z$Hr  
  { F iZe4{(p  
template < typename T > -YF]k}|  
  struct result_1 ,>6s~'  
  { &xK ln1z'  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rJ2yi6TB\  
} ; Eiqx1ZM  
OhC%5=a7  
template < typename T1, typename T2 > ]L/h,bVI1  
  struct result_2 "MH_hzbBF  
  { "~ 1:7{k  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #r\,oXTm  
} ; q~*9A-MH  
} ; T%{qwZc+mJ  
`Sh#> Jp  
ElJM. a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~p9nAACU  
!q:[$g-@q  
template < typename Func, typename aPicker > zGtWyXP  
class binder_1 LxWnPi ^  
  { $a^YJY^_  
Func fn; xcBV,[E{  
aPicker pk; &L&6 y()G  
public : J$' Q3k  
<m;idfn  
template < typename T > )tB:g.2k  
  struct result_1 V`F]L^m=L  
  { C%hMh/Li;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4/6?wX  
} ; HYd&.*41rE  
6Fp}U  
template < typename T1, typename T2 > A~MAaw!YE  
  struct result_2 |y,%dFNLf  
  { >=G-^z:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; mB.ybrig  
} ; IM""s]  
gP&G63^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} @FC|1=+  
N3J T[7  
template < typename T > iUNlNl ?  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const <1r#hFUUL  
  { Nqf6CPXE  
  return fn(pk(t)); #$vQT}  
} f{s}[p~  
template < typename T1, typename T2 > xvx5@lx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const "eqNd"~  
  { dj>ZHdTn  
  return fn(pk(t1, t2)); !bf8 r  
} qa>Z?/w  
} ; Dt)O60X3>  
p6UPP|-S  
qnFi./  
一目了然不是么? 7x 6q:4Ep\  
最后实现bind $~$NQe!/  
wH?r522`c  
8G GC)2  
template < typename Func, typename aPicker > 0A]+9@W;  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) =6PTT$,  
  { _J|cJ %F>%  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CN7 2 E  
} KwEyMR!  
yeI((2L@E2  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Qn=#KS8=J  
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。 eSAB :L,K  
<xb=.xe  
十一. phoenix !CJh6X !  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: B,2oA]W"S  
mmN!=mf*  
for_each(v.begin(), v.end(), $mH'%YDIl  
( E5>y?N  
do_ 6p=OM=R  
[ u\)2/~<]  
  cout << _1 <<   " , " `5J`<BPs  
] /w5~ O:  
.while_( -- _1), EbG`q!C  
cout << var( " \n " ) G@Jl4iHug"  
) %jS#DVxBR  
); S,I|8 YE  
`E@TPdu  
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: Ub>Pl,~'  
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 l_?r#Qc7  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 0!Zp4>l\Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 0uw3[,I   
**RW 9FU  
bcVzl]9  
template < typename Cond, typename Actor > #$W bYL|  
class do_while \Z?.Po`!j  
  { -XbO[_Wf  
Cond cd; {pzu1*  
Actor act; J83{&N2u  
public : $|0?$U7!  
template < typename T > L%h Vts'  
  struct result_1 1Tb'f^M$  
  { 3U.?Jbm-8  
  typedef int result_type; tTX@Bb8  
} ; [,@gSb|D?  
r~<I5MZY  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '[T#d!T  
JDa=+\_  
template < typename T > |._9;T-Yde  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cH== OM7&-  
  { KG2ij~v  
  do GnCO{"n  
    { ])v,zp"u  
  act(t); LTof$4s  
  } ].A>ORS/  
  while (cd(t)); != @U~X|cu  
  return   0 ; qGAb h  
} tf:4}6P1  
} ; [@"7qKd1  
k+D32]b@  
"s?!1v(v  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). NWN Pq"  
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。 $y2"Q,n+  
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。 G $P|F6  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "OdR"M(G\  
下面就是产生这个functor的类: H#Aar  
l^LYSZg'R8  
QH) uh"  
template < typename Actor > /4Df 'd  
class do_while_actor ZysZS%  
  { PkqOBU*|=  
Actor act; g^`; B"  
public : iC$mb~G  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} r+#!]wNPe  
Vm3e6Y,K  
template < typename Cond > c:$W5j('Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; \[!k`6#t7  
} ; <`rl[C{  
r )pg9}+  
w^rINPAS  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 h 8ND=(  
最后,是那个do_ !BQ:R(w  
)/B' ODa  
hwon ^?  
class do_while_invoker Msk^H7  
  { >3{l"SPU  
public : NHL -ll-R  
template < typename Actor > 96 oztUK  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ;$0)k(c9  
  { KX|7mr90K  
  return do_while_actor < Actor > (act); %wc=Mf  
} GfG!CG^ %  
} do_; z }t{bm  
F74^HQ*J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uyp|Xh,  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4a]$4LQV  
最后来说说怎么处理break和continue ~EV7E F  
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。 0/vmj,&B(  
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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