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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda jd;=5(2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1gp3A  
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, 9wLV\>i  
wI +oG  
c1j)  
=re1xR!E5  
  class filler YH`/;H=$G/  
  { Gy36{*  
public : CFJ F}aW  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zn5  
} ; x1)G!i  
O`e0r%SJ  
oD,f5Ci-  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: A3%s5`vNvH  
>'#G$f  
$rf4h]&<  
dbGW`_zQ4  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ]E90q/s@c  
84[T!cDk  
T2# W=P  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 LP bZ.  
(j-[m\wF  
L{$ZL&  
C)> ])'S  
二. 战前分析 gBRhO^Sz  
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。 )f4D2c&VE  
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 {N+N4*  
F,#)8>O  
Yo:l@(  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 8:,E=swe  
  /* --------------------------------------------- */ =p>"PqJ/7n  
vector < int *> vp( 10 ); P/._ tQu6  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); y|!%C-P  
/* --------------------------------------------- */ Xui${UYN  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &F" Mkyf  
/* --------------------------------------------- */ yTw0\yiO  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); r@+IDW.=9  
  /* --------------------------------------------- */ 4%O*2JAw  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); lp5`Kw\  
/* --------------------------------------------- */ Fz7(Kuc  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); #ej^K |Qx  
FKflN  
07-S%L7Z  
Uh}n'Xd#{}  
看了之后,我们可以思考一些问题: P8.tl"q  
1._1, _2是什么? "HFS5Bj'  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 +M%i3A  
2._1 = 1是在做什么? -!(  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *W q{ :k  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 S1^u/$*6  
#=R)s0j"  
9&5\L  
三. 动工 @YmD 79  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ann!"s_  
'Omi3LXfDT  
^\ &:'$f+8  
]H7_bix  
template < typename T > j.4oYxK!s/  
class assignment cA ;'~[  
  { W?{:HV  
T value; pRmnS;*z&  
public : Lys4l$J]  
assignment( const T & v) : value(v) {} =flgKRKk.r  
template < typename T2 > y|b|_eE?{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B+|E|8"  
} ; p8y_uN QE  
ws5x53K  
&NV[)6!  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (5?5? <  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Okca6=2"  
0B)l"$W[)/  
#"d.D7nA  
d -6[\S#  
  class holder _GK^7}u  
  { Q17"hO>kC  
public : ZC3b9:tk  
template < typename T > &|P@$O>  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const N]: "3?%  
  { v,r}q1.E}  
  return assignment < T > (t); XhFa9RC  
} ke|v|@  
} ; 94%gg0azp  
IjN3 jU  
';??0M  
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: e;pVoRI  
vTjgW?9  
  static holder _1; R|H9AM ~E  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "!XeK|Wi  
m}0US;c#f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); OlhfBu)~  
而不用手动写一个函数对象。 NAhV8  
ed*Cx~rT  
'nI2RX  
!*u5HVn  
四. 问题分析 I})la!9   
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。 ?HVsIAU  
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。 ]CH@ T9d5V  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 v vlfL*f  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 4NbX! "0  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 S5d:?^PGg  
RH ow%2D  
五. 问题1:一致性 )H$Ik)/N  
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?| sj2v*tFb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 l.1)%q&@^  
B?-RzWB\3  
struct holder +Uq9C-Iu  
  { g~.,-V}  
  // Y5=~>*e  
  template < typename T > MQE=8\  
T &   operator ()( const T & r) const ,T"pUeVJ  
  { ]P$8# HiX  
  return (T & )r; *wP8)yv7  
} +FQ:Q+  
} ; #})Oz| c  
TW).j6@f  
这样的话assignment也必须相应改动: g}IdU;X$NT  
8+ eZU<\B(  
template < typename Left, typename Right > i9k7rEW^  
class assignment RGhl` ;  
  { o^4qY  
Left l; <1&kCfE&  
Right r; xq =+M!V  
public : rui}a=rs  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} hSaS2RLF  
template < typename T2 > 9:A>a3KOH  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 1O45M/5\o  
} ; I!jSAc{  
M ! gX4  
同时,holder的operator=也需要改动: :q~qRRmjBe  
"$+naY{w  
template < typename T > '0X!_w6W  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Ql%7wrK  
  { +@]1!|@(  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); n<8$_?-  
} Xn"n5 =M  
m0]LY-t  
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。 *x`z5_yfO  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 FFbMG:>:  
< .$<d  
return l(rhs) = r; cGkl=-oQ'  
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。 R%aH{UhE`  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: b@^M|h.Va  
lZ0+:DaP2  
template < typename Tp > 52m^jT Sx  
class constant_t vQ+}rHf`[  
  { 3k;U#H  
  const Tp t;  vi4 1`  
public : /`\-.S9  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} vPmP<c)cb  
template < typename T > yr&oJYM  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const \bQ|O7s  
  { 7;;W{W%  
  return t; z A&0H  
} ,M7sOp6}  
} ; f Otrn  
/2>-h-zBjw  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rZu_"bcJ  
下面就可以修改holder的operator=了 u>& \@?(  
H; TmG<S  
template < typename T > cLr? B;FS  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const <Ml,H%F  
  { (m)%5*:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $DA0lY\  
} @[=*w`1  
Q[J,j+f<  
同时也要修改assignment的operator() L)8+/+  
}S*6+4  
template < typename T2 > F Paj p  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } -J[zJ4z #  
现在代码看起来就很一致了。 *^Zt5 zk  
t8i"f L  
六. 问题2:链式操作 g ywI@QD%#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 *Q!b%DIa$  
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。 hNDhee`%6  
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。 (N;Jw^C@  
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。 (&x~pv"+  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?[RG8,B  
^+`vh0TPQ  
template < typename T > t)cG_+rJ  
struct result_1 G]P4[#5  
  { :U)e 8  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; b cM#KA  
} ; *Z{$0K  
1"/V?ArfL  
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: + A0@# :B  
x ?^c:`.  
template < typename T > Z6D4VZVF  
struct   ref <g*rTqT'  
  { FT|*~_@  
typedef T & reference; iM8hGQ`  
} ; zNE!m:s  
template < typename T > yqejd_cd  
struct   ref < T &> 'Dat.@j  
  { LWVO%@)w  
typedef T & reference; wW%I < M  
} ; `W]a @\EYA  
@;rVB  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: * uEU9fX  
S BFhC  
template < typename T > Y\+^\`Tqu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const _ <>+Dk&  
  { cYbO)?mC_  
  return l(t) = r(t); +D h=D*  
} I]k'0LG*^  
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。 {_q2kk  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 46XB6z01  
N23s{S t  
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 }rO4b>J  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: MO _9Yi  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 AP@xZ%;K  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 N.64aL|1  
最后的布局是: 'h81\SKFK9  
                Add >hQR  
              /   \ +vU.#C_2  
            Divide   5 -g@pJ^>:  
            /   \ hA@X;Mh^w  
          _1     3 @W. `'b-  
似乎一切都解决了?不。 :+R5"my  
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。 dt5gQ9(B  
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。 wSAm[.1i  
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: E_H1X'|qS4  
qL'3MY.!  
template < typename Right > W2<X 5'  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I?fE=2}9  
Right & rt) const :lE7v~!Z  
  { &1Y+ q]  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); \]9;c6(  
} #5H@/o8!s=  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 EXBfzK)a  
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。 vaQ,l6z .h  
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。 S;t~"87v*  
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。 +?.,pqn<=  
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。 F;b|A`M  
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? mdZELRu  
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: qnA:[H;F  
yjSN;3t71  
template < class Action > -"cN9RF  
class picker : public Action WEsH@ [  
  { C$tSsw?A  
public : ':>B %k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} hCDI;'ls  
  // all the operator overloaded ,h>w%  
} ; :?p{ga9  
+]>a`~   
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 bkM$ Qo  
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: z N t7DK  
/tUl(Fp J`  
template < typename Right > 4/h2_  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Gt1Up~\s  
  { t]` 2f3UO  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q@\_q!  
} sbs"26IE  
xv*mK1e  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gRFC n6Q  
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。 iM9563v  
V\G>e{  
template < typename T >   struct picker_maker A]J^{h0 k  
  { hD,- !R  
typedef picker < constant_t < T >   > result; AzV5Re8M  
} ; wH`@r?&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n;=A'g|Q  
  { e7qT;  
typedef picker < T > result; t/$xzsoJZr  
} ; lvN{R{7 >  
oby*.61?5l  
下面总的结构就有了: ;?[~]"  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 [a`i{(!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 5{5ABV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 x'KsQlI/  
至此链式操作完美实现。 OP&[5X+Y  
D!P?sq_5r  
XMdc n,  
七. 问题3 wiGwN  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ]lo1Kw  
~mp$P+M(%p  
template < typename T1, typename T2 > HUghl2L.<  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |")x1' M  
  { ##5/%#eZ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 35>}$1?-6  
} K$ &wO.  
IF:M_   
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: '-vy Q^  
d"78:+  
template < typename T1, typename T2 > &8pXkD#A  
struct result_2 W<4\4  
  { O)Qz$  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; k$c j|-<  
} ; HZm i ?  
F[u%t34'  
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? `#f=&S?k  
这个差事就留给了holder自己。 X\x9CA  
    HFr3(gNj@  
W'jXIO  
template < int Order > .ndQ(B  
class holder; ) b10%n^  
template <> /RM-+D:Y  
class holder < 1 > 78)^vvn5~  
  { #H`y1zm  
public : 4I*Mc%dD  
template < typename T > {H V,2-z  
  struct result_1 j 7 URg>i0  
  { vR$5ItnT  
  typedef T & result; G!8pF  
} ; hBhkb ~Oky  
template < typename T1, typename T2 > 0f^.zt{T  
  struct result_2 ?U08A{ c  
  { dLf8w>i`T  
  typedef T1 & result; !j9i=YDb  
} ; 3(+#^aw  
template < typename T > MPbPq3an  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const rbPs~C-[  
  { wF8\  
  return (T & )r; h<;[P?z  
} %>2t=)T  
template < typename T1, typename T2 > gi'agB^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 0@lC5-=  
  { TEyx((SK  
  return (T1 & )r1; n-3j$x1Ne  
} Ki/5xK=s  
} ; ^ ~qs-.?  
oh~ vo!  
template <> ACO4u<M)  
class holder < 2 > 2?iOB6  
  { Ok~{@\  
public : @z)tC@  
template < typename T > \.P}`Bpa  
  struct result_1 qYZ7Zt;  
  { 4V|z)=)A  
  typedef T & result; Ln2C#Uf  
} ; otf%kG w  
template < typename T1, typename T2 > C'/M/|=Q#  
  struct result_2 Z,!Xxv;4  
  { =8p+-8M[d  
  typedef T2 & result; 7. 9s.*  
} ; ` .(S#!gw  
template < typename T > c4>sE[]  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const '$h @  
  { I.+)sB?5  
  return (T & )r; ht3T{4qCS  
} 8o7]XZE=)  
template < typename T1, typename T2 > )^f9[5ee  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 6~h1iY_~  
  { xSDE6]  
  return (T2 & )r2; MIlCUk  
} MAe<.DHY  
} ; _SIs19"lR  
bI]UO)  
f:[d]J|  
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> >。 w}W@M,.^  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: &O6;nJEI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: m/hi~. D9  
r` `i C5Ii  
return l(i, j) = r(i, j); AqbT{,3yW  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) c > mu)('U  
frmqBCVJ:  
  return ( int & )i; {8#N7(%z  
  return ( int & )j; K>R;~ o  
最后执行i = j;  m-'(27  
可见,参数被正确的选择了。 R8[i XXjku  
#i+P(xV  
Qw<kX*fxrI  
Krr?`n  
$}^\=p}X  
八. 中期总结 I*W9VhIOV  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: d@6:|auO  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Ukx/jNyYv  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Sz|Y$,  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8 5%Pq:E  
u1;e*ty  
X(!AI|6Bt  
hr<7l C  
QypiF*fSU  
l:zU_J6  
九. 简化 ;.nP%jD  
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。 <+? Y   
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ]]J#7L#  
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: ]cF1c90%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 /<(*/P,>  
  +-*/&|^等 ']d!?>C@o  
2. 返回引用。 #1QX!dK+  
  =,各种复合赋值等 cg(QjH"  
3. 返回固定类型。 gx!*O<|e4  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 943I:, B  
4. 原样返回。 >a&?AP #  
  operator, 1<LC8?wt  
5. 返回解引用的类型。 ~K5Cr  
  operator*(单目) r#_7]_3  
6. 返回地址。 ?ID* /u|X  
  operator&(单目) WF ?/GN  
7. 下表访问返回类型。 T!u'V'Ei2  
  operator[] zW"~YaO%C  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,}9f(`  
  operator<<和operator>> js:C mnI  
do:QH.q8)  
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。 CS~=Z>6EjA  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ./"mn3U  
*Rz{44LP&  
template < typename Left > ,U6*kvHS6  
struct value_return +(;8@"u  
  { jd ["eI  
template < typename T > -W|*fKN`3  
  struct result_1 u^`eKak"l  
  { OJMvn'y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; R&6n?g6@/V  
} ; La`h$=#`  
wzD\8_;6N  
template < typename T1, typename T2 > 2}^+ ]5  
  struct result_2 !"g=&Uy&  
  { VDB$"T9#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; reJ"r<2  
} ; g~~m' ^  
} ; N=>- Q)  
Q,zC_  
r#LnDseW  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait HzP.aw4  
90Xt_$_}s  
下面我们来剥离functor中的operator() CdX`PQ  
首先operator里面的代码全是下面的形式: >j&1?M2C  
Q/9a,85  
return l(t) op r(t) .D+RLO z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) F|ETug n  
return op l(t) n`P`yb\f$  
return op l(t1, t2) T1l&B  
return l(t) op W;^N8ap%  
return l(t1, t2) op ( FM4 ^#6  
return l(t)[r(t)] @q,)fBZq  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Q 2*/`L}m\  
N1PECLS?  
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: O x{Q.l  
单目: return f(l(t), r(t)); .j:i&j(  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); joe9.{  
双目: return f(l(t)); 2*+ 3Rr J  
return f(l(t1, t2)); JYPxd~T/-  
下面就是f的实现,以operator/为例 $np=eT)  
'KSa8;:=C  
struct meta_divide .FuA;:@%\  
  { a lrt*V|=  
template < typename T1, typename T2 > CNut{4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Was'A+GZ  
  { a IQOs  
  return t1 / t2; ;U |NmC+  
} e[s5N:IUd3  
} ; Z*9L'd"D|  
y $:yz;  
这个工作可以让宏来做: zEy&4Kl{+  
_Aa[?2 O  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ mn. `qfMh  
template < typename T1, typename T2 > \ 1:_=g#WH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; USprsaj  
以后可以直接用 FS8S68  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) fVYiwE=F  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 LaDY`u0G%  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 9J?W '8s5  
-)X{n?i  
4KE)g  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 ^b=XV&{q  
sD2 ^_w6j  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (s0 88O  
class unary_op : public Rettype w}d}hI  
  { P Q,+hq  
    Left l; 2sUbiDe-  
public : TaOOq}8c#  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )Lb72;!?  
8\DME  
template < typename T > j$+gq*I&E  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JPLI @zX^  
      { 7ZQ'h3K  
      return FuncType::execute(l(t)); c -w0  
    } )U'yUUi  
IdF$Ml#[h  
    template < typename T1, typename T2 > 4Hk6b09  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const r ^MiRa  
      { mk\i}U>`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <^Nk.E  
    } R3?:\d{  
} ; )i0 $j)R  
;|6FdU  
2hy NVG&$  
同样还可以申明一个binary_op sYW[O"oNi  
}C_|gd  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b"t")U==  
class binary_op : public Rettype [.a;L">  
  { Mm.Ql  
    Left l; %]#VdS|N  
Right r; AeaPK  
public : QNb>rLj52  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} dhW<p 5  
!_dR'  
template < typename T >  \dTQQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l~['[Ub0)  
      { YN^T$,*  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); {S *!B  
    } 6Hwxx5>r  
D M}s0O$ 0  
    template < typename T1, typename T2 > v J-LPTB  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const S*g`d;8gV  
      { UQ~4c,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); SW#BZ3L  
    } E+z18Lf?  
} ; =53b Lzr  
)tD6=Iz^5  
/VO^5Dnb  
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 wLUF v(&C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 U{}!y3[wK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Xem5@ (u  
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。 H} 6CKP}  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中!  uB;_vC  
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。。。 a.DX%C /5  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 [sj VRW-  
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'9{a'  
下面是修改过的unary_op (Xo SG  
+0"x|$f~  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KmL$M  
class unary_op 87<9V.s 2  
  { ~:EW>Fq%i  
Left l; ^df x~C  
  G?/c/rG  
public : 4uUs7T  
<s}|ZnGE   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} U CRAw3=  
_q)!B,y-/N  
template < typename T > k2p'G')H  
  struct result_1 (a }J$:  
  { vbp-`M(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; sa9fK Z'q  
} ; ~{M@?8wi  
%b =p< h'(  
template < typename T1, typename T2 > 8*s7m   
  struct result_2 9afh[3qm  
  { Me/\z^pF  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Us-A+)r*!  
} ; Q]rqD83((  
,H39V+Y*  
template < typename T1, typename T2 > hwVAXsF~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const h!e2 +4{4{  
  { J &{xP8uq_  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Obo_YE  
} J>%t<xYf4  
bxwkTKr'  
template < typename T >  s4$X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /.$L"u  
  { (ua q<Cvg  
  return OpClass::execute(lt(t)); rl?7W];  
} a4&:@`=  
nm@']  
} ; kXwi{P3D$  
j[XYj6*d  
%8w9E=  
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 3wC R|ab}  
好啦,现在才真正完美了。 M&y5AB0  
现在在picker里面就可以这么添加了: S0LszW)e  
RtC'v";6  
template < typename Right > ^VI,C|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const #hJQbv=B"  
  { }+0z,s~0.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); #s2B%X  
} y94kX:q  
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。 %>y;zqZIU  
O?ktWHUx  
=& -[TPW  
OOB^gf}$'  
zZ=$O-&%  
十. bind YH\j@ ^n  
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。 |pW\Ec#(  
先来分析一下一段例子 ;S JF%@x  
vT7g<  
_]|Qec)  
int foo( int x, int y) { return x - y;} tZA:  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 -(IC~   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 y ~AmG~  
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。 S&?7K-F>_o  
我们来写个简单的。 hz\WZ^  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l6 7KJ  
对于函数对象类的版本: i-lKdpv  
KDey(DN:  
template < typename Func > ?`AGF%zp  
struct functor_trait ."mlSW"Wm  
  { ai;\@$ cq  
typedef typename Func::result_type result_type; 6>DLp}d  
} ; 64U6C*w+  
对于无参数函数的版本: >85zQ 1aL  
?QpNjsF  
template < typename Ret > S~3\3qt$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > oT&m4I  
  { gyu6YD8L  
typedef Ret result_type; }c|UX ZW  
} ; Y=2Un).&  
对于单参数函数的版本: JsQ6l%9  
8Xn!Kpa  
template < typename Ret, typename V1 > o\6iq  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > saW!9HQj  
  { k+1gQru{d  
typedef Ret result_type; #C*&R>IvY  
} ; ]ii+S"U3  
对于双参数函数的版本: u) *Kws  
WRpyr  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ,X/-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > +K{LQsR]  
  { K)[8 H~Lm  
typedef Ret result_type; G/{ ~_&t  
} ; 9%!dNnUk  
等等。。。 #I%s 3  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy WY>Knp=  
M"wue*&  
template < typename Func > Q~Ea8UT. #  
struct func_return YV([2  
  { 8_Z/o5s  
template < typename T > g`?:=G:a*  
  struct result_1 X9XI;c;b-  
  { [,g~m9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #jS[  
} ; _H\<[-l  
ebM{OI  
template < typename T1, typename T2 > ctJ&URCi#  
  struct result_2 *<9$D  
  { <z)E (J\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \:&@;!a  
} ; A3+6 #?:;  
} ; $sgH'/>  
T+CajSV  
NP_?f%(  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 K ,isjh2  
`|Fp^gM  
template < typename Func, typename aPicker > Ceg!w#8Z,  
class binder_1  CL3xg)x6  
  { ;pZ[|  
Func fn; 3QCVgo i\  
aPicker pk; q#[`KOPV  
public : PC/!9s 0W  
~UPZ<  
template < typename T > u$\a3yi  
  struct result_1 3!#/k+,C  
  { EW(J5/mn  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; w~+aW(2  
} ; ` }8&E(<  
geGeZ5+B  
template < typename T1, typename T2 > `s /?b|,  
  struct result_2 YQVcECj  
  { K=\&+at1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !7 _\P7M  
} ; }5n  
IZNOWX|Z;  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} >D _F!_  
2`Gv5}LfyR  
template < typename T > REA;x-u*  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l(:kfR~AC  
  { 2\@Z5m3B  
  return fn(pk(t)); J^zi2 jtV  
} |wp ,f%WK  
template < typename T1, typename T2 > e!X(yJI[O6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g9>~HF$U  
  { KIus/S5 RC  
  return fn(pk(t1, t2)); :.nRN`e  
} EzT`,#b  
} ; Ly #_?\bn  
>"d?(@PJ  
oln<yyDs   
一目了然不是么? 7%d8D>uw8  
最后实现bind qX6D1X1_  
I%;Jpe  
<z0WLw0'z  
template < typename Func, typename aPicker > q7Es$zjX  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) _vl}*/=Hc  
  { 6 /Y1 wu  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); p>kq+mP2bc  
} FFcB54ALTf  
 ^jyD#  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Ix8$njp[  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 O4|2|sA  
~`cwG` 'N  
十一. phoenix 2<r\/-#pU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9- )qZ  
@*O?6>  
for_each(v.begin(), v.end(), 9-lEtl%  
( HW[L [&/  
do_ OAe#Wf!c  
[ P:{<*`q  
  cout << _1 <<   " , " ]<trA$ 0  
] ls|LCQPx  
.while_( -- _1), q=5l4|1  
cout << var( " \n " ) ?<%=: Yh  
) +U8Bln  
); V3sL;  
zx%X~U   
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: ,YLF+^w-  
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+(i^=S  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uA~slS Z  
那么我们就照着这个思路来实现吧: B3 zk(RNZ  
:1aL ?  
bS^WhZy'(  
template < typename Cond, typename Actor > 7$uJ7`e  
class do_while )K]pnH|  
  { 2F+gF~znQ  
Cond cd; X?Pl<l&  
Actor act; 9F##F-%x  
public : 46x.i;b7  
template < typename T > U ?b".hJ2  
  struct result_1 p]&j;H.  
  { wij,N(,H  
  typedef int result_type; GjT#%GBF  
} ; !a-b6Aa  
mG2'Y)Sz  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} |m* .LTO  
Ciihsm  
template < typename T > bbN%$/d  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cxyM\@QB3  
  { eN>0wd5{L  
  do p,!$/Q+l  
    { {{{#?~3$7  
  act(t); o(G"k  
  } < n?=|g  
  while (cd(t)); l*}FXL  
  return   0 ; |+f-h,  
} P,z:Z| }8  
} ; VLvS$0(}Z  
Le#spvV3J|  
1|| nR4yK  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). vF={9G  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 M0'v&g  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 [M+tB"_  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 "&o,yd%  
下面就是产生这个functor的类: 2xxB\J  
9Sg<K)Mc  
>hsuAU.UOR  
template < typename Actor > [~mGsXV  
class do_while_actor =JO^XwUOo  
  { N|Cs=-+  
Actor act; WlwY <)  
public : 5W? PCOh\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} NC"yDWnO'  
rpV1y$n<F  
template < typename Cond > ?u$u?j|N  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; zr_yO`{  
} ; W6/ @W  
5>_5]t {  
WNX5iwm  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 2HL9E|h  
最后,是那个do_ p3x?[ Ww  
yi6N-7  
`wz[='yM  
class do_while_invoker pmc=NTr&<  
  { #5ax^p2*~  
public : p~jlx~1-]  
template < typename Actor > &X>7n~@0  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5f7zk  
  { a:Q[gF8>  
  return do_while_actor < Actor > (act); O1y|v[-BW  
} xTV{^=\rS  
} do_; onei4c>@  
9^ed-h Bf  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? KG9t3<-`  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 zc+@lJy  
最后来说说怎么处理break和continue XEH}4;C'{  
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。 hf<J \   
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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