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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda BzN@gQo  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 pRi<cO  
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, F!yV8XQ  
V%NeZ1{ e  
6B6vP%H#  
mgQIhXH5L  
  class filler 5iM[sg[y9  
  { `1+F,&e  
public : pC(sS0J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (Rd$VYuf  
} ; 57Z-  
)D/ 6%]O  
vH[Pb#f-  
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: ke%pZ 7{u  
)9L/sKz  
}6]0hWsN[  
}]6f+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .`p&ATg v  
m3.sVI0I  
}dYBces  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 BVpO#c~I  
M.[rLJZ4  
 P_Hv%g  
V/%~F6e  
二. 战前分析 o:p *_>&  
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。 !{%&=tIZ  
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 ,wAz^cK|  
e0HfP v_  
. iwZ*b{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T+IF}4e d  
  /* --------------------------------------------- */ q3P+9/6  
vector < int *> vp( 10 ); (u1m]WYL  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); >BVoHt~;  
/* --------------------------------------------- */ 5:.{oSy7n  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s!B/WsK  
/* --------------------------------------------- */ kg97S  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O XP\R  
  /* --------------------------------------------- */ G }nO@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); t^tmz PWA  
/* --------------------------------------------- */ jp2Q 9Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %; "@Ah  
R[B?C;+(O  
z@ 35NZn  
60>.ul2  
看了之后,我们可以思考一些问题: sW@krBxMv  
1._1, _2是什么? *m+BuGt|  
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。 r' Z3  
2._1 = 1是在做什么? q(M:QWA q  
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。 5@~|*g[  
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。 ~FU@wV^   
1GCzyBSbb  
V ~{fB~  
三. 动工 Cfu=u *u  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: muON> ^MbC  
;3eKqr0  
C#0Qd%  
k?GD/$1t  
template < typename T > *iA4:EIP  
class assignment ;]2s,za)qs  
  { V~IIY B7  
T value; Dh4 6o|P  
public :  l! bv^  
assignment( const T & v) : value(v) {} 0#o/^Ah  
template < typename T2 > /b#l^x:j  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } Q,T"ZdQ  
} ; /#NYi,<{X  
o`S ?  
T#@lDpO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 DL^o_61  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment k;W@LfP  
m7c*)"^  
+0wT!DZW\=  
.wA+S8}S  
  class holder `mfq 2bVc  
  { J5Z%ImiT^O  
public : R7 jmv n  
template < typename T > `O?T.p)   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const +avMX&%  
  { 2NGe C0=  
  return assignment < T > (t); <yA}i"-1W  
}  D1 Z{W  
} ; 8LkP)]4^sO  
EI~"L$?  
NH<gU_s8{9  
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: rHge~nY<  
inb^$v  
  static holder _1; sb_oD{+gW  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 e1myH6$W  
%.v{N6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *.-.iY.a]  
而不用手动写一个函数对象。 w>fdQ!RdP  
Qp,DL@mp>8  
\`V$ 'B{.  
U6ZR->:  
四. 问题分析 ]M>9ULQ  
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。 J&/lx${  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 gJiK+&8I  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 `vG,}Pt]  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 5<pftTcZ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Lf([dE1  
)5j;KI%t  
五. 问题1:一致性 zJDSbsc$%  
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?| keW~ NM  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 /v|"0  
9//+Bh  
struct holder p9U?!L!y  
  { jCAC `  
  // Qp"y?S  
  template < typename T > jr7C}B-Fb^  
T &   operator ()( const T & r) const -! ;l~#K=  
  { ,t{,_uPJY  
  return (T & )r; _Y=2/*y^  
} xqXDxJlns  
} ; jN-vY<?h]  
Tu{&v'!j6  
这样的话assignment也必须相应改动: H.<a`m m8  
\;-fi.Hrf$  
template < typename Left, typename Right > CM)Q&:  
class assignment 9`jcC-;iv  
  { M/?KV9Xk2  
Left l; )VCzn~uf  
Right r; 5(W"-A}  
public : 6iEhsL&K  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !Fw?H3X!"q  
template < typename T2 > \T]EZ'+O  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } S-31-Zjw  
} ; WwF~d+>|C  
G$'jEa<:u  
同时,holder的operator=也需要改动: ANIz, LS  
d_n7k g+  
template < typename T > QB:i/9  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const svelYe#9z  
  { =.]l*6W V  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ] sz3]"2  
} < v]3g  
^l^fD t  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 LA_3=@2.H  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Z3k(P  
X1IeSMAe  
return l(rhs) = r; I -Xlx<  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 B63pgPX  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {X2`&<i6  
y@j,a  
template < typename Tp > "fg](Cp[z  
class constant_t ]0;864X0  
  { mrm^e9*Z  
  const Tp t; K.G$]H  
public : i>EgG5iJ  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} *Nyev]8  
template < typename T > K =.%$A  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const JKer//ng4  
  { 2&+#Vsm`V  
  return t; h/x0]@M&  
} \MxoZ  
} ; ?u4INZ0W  
=0 @&GOq  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8 #ndFpu  
下面就可以修改holder的operator=了 7&KT0a*  
awv De  
template < typename T > aNyvNEV3C  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const axHK_1N{  
  { ,>t69 Ad  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); :K\mN/ x  
} >5R <;#8  
`@i5i((  
同时也要修改assignment的operator() "cTncL  
3nY1[,  
template < typename T2 > <foCb%$(?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } JFgoN,xn  
现在代码看起来就很一致了。 y=Mq(c:'UN  
`mye}L2I  
六. 问题2:链式操作 ;['[?wk  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ro2d,'   
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。 *9)SmS s  
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。 j@Yi`a(sdm  
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。 AmwWH7,g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct j3q~E[Mz\  
lTU$0CG  
template < typename T > _C\[DR0n  
struct result_1 _(m't n>   
  { XC7%vDIt  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; UpXz&k  
} ; i(? ,6)9  
~2EHOO{  
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: #_mi `7!B#  
WvHw{^(lF  
template < typename T > r_EcMIuk  
struct   ref PA6=wfc  
  { qyHZ M}/  
typedef T & reference; <o2r~E0r3  
} ; kt4d; 4n  
template < typename T > x.1-)\  
struct   ref < T &> h;5LgAY|v  
  { O4<g%.HC6  
typedef T & reference; iqnJ~g  
} ; v#=`%]mL  
&D%(~|'  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: KYJjwXT28W  
?S?2 0  
template < typename T > y/V%&.$o=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const @pGZLq  
  { E&Qi@Ty  
  return l(t) = r(t); gn5)SP8  
} +h2eqNr  
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。 H' T  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zo;^m|  
}FF W|f  
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 C@N1ljXJT  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: M8k"je7`s  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ,:+d g(\r  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 DoC(Z)o  
最后的布局是: tweY'x.{  
                Add d2X[(3  
              /   \ b]E|*  
            Divide   5 QrApxiw  
            /   \ Qr# 1u  
          _1     3 Z -%(~  
似乎一切都解决了?不。 2!N8rHRt  
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。 R~bC,`Bh  
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。 zU6a't P  
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: M>jtFP <S  
\yrisp#`  
template < typename Right > )o!XWh  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const *9ywXm&?  
Right & rt) const z}SND9-"  
  { =O|c-k,f@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); K}[>T(0E  
} `k\grr.J  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 9>/wUQs!]  
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。 M(|   
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。 @|ye qy_:  
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。 _<ut)G^9  
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。 ,n2i@?NHZ  
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? EoX_KG{  
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: DjMf,wX-{  
=1dI>M>tm  
template < class Action > I[o*RKT'"  
class picker : public Action 9Qj2W  
  { u% 2<\:~j  
public : mq/zTm  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9ykM3  
  // all the operator overloaded FDR1 Gy  
} ; wHz?#MW 3L  
xChI ,~i  
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。 0f ER*.F  
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: P+e KZo  
[%HIbw J  
template < typename Right > N#N0Q0W=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const eT"Uxhs-}  
  { <<MjC5  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); x}fn 'iUnm  
} L{ gE'jCC  
4{9d#[KW  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > b syq*  
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。 `=tyN@VC  
5IVksg  
template < typename T >   struct picker_maker Al)$An-  
  { ?y},,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; #nyv+x;  
} ; Hr;h4J  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > KB{RU'?f|  
  { jyW[m,#(go  
typedef picker < T > result; gLj?Ys  
} ; -237Lx$/  
(g/7yO(s  
下面总的结构就有了:  ~QG ?k  
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。 {}e^eJ  
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。 pL oy  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g+q@i{Yn  
至此链式操作完美实现。 ^<V9'Ut   
Uv?'m&_  
5#:pT  
七. 问题3 TZ^LA L'8_  
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。 7r{qJ7$%  
Qb^q+C)o]  
template < typename T1, typename T2 > ^kj=<+ v#  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 2V#6q,2  
  { jThbeY[  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); dK?); *w]  
} %j]ST D.E  
=(U/CI  
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: 3VCqp13  
;'kI/(;;C  
template < typename T1, typename T2 > 2JO-0j.  
struct result_2 +!>LY  
  { \tt'm\_  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 3_ 2hC!u!K  
} ; 2PC5^Ni/9@  
3l:QeZ  
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? ;"7/@&M\m  
这个差事就留给了holder自己。 i*tv,f.(  
    =:$) Z  
 0%Q9}l#7  
template < int Order > IvU{Xm"qB  
class holder; X BI;Lg  
template <> [STje8+V  
class holder < 1 > tW6#e(^l6  
  { \ XH@b6{  
public : r%MyR8'k]  
template < typename T > >[K?fJ$+  
  struct result_1 [!+D <Y  
  { }""p)Y&  
  typedef T & result; mxtgb$*  
} ; h)B!L Ar  
template < typename T1, typename T2 > S=9E@(]  
  struct result_2 pDDG_4E>  
  { (KF7zP  
  typedef T1 & result; ,?=KgG1i  
} ; /Dd\PjIH{  
template < typename T > Z`xyb>$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <q6`~F~|  
  { EVz9WY  
  return (T & )r; U>3 >Ex  
} ;/A}}B]y  
template < typename T1, typename T2 > Fzs>J&sY&  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 9".Uc8^p/F  
  { 2]Fu 1  
  return (T1 & )r1; wiV&xl  
} -Op@y2+c  
} ; 4!'1/3cY  
lZ a?Y@  
template <> %F3}/2  
class holder < 2 > = o+7xom  
  { \]a uSO  
public : Oy'0I,  
template < typename T > ![Hhxu  
  struct result_1 ^Ezcy?  
  { +3?`M<L0  
  typedef T & result; MgP{W=h2  
} ; n2;(1qr  
template < typename T1, typename T2 > 2VMX:&3 5J  
  struct result_2 Ys+N,:#R  
  { wz@/5c/u  
  typedef T2 & result; 0~.)GG%R>D  
} ; C zpsqTQ  
template < typename T > }!knU3J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 0$?qoS  
  { V%o#AfMI_  
  return (T & )r; {6YxN&  
} 9dw0<qw1%  
template < typename T1, typename T2 > PIpWa$b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &08 Tns"  
  { KMe.i'  
  return (T2 & )r2; * T\>  
} o] S`+ZcV  
} ; q"l>`KCG`  
-MUQ \pZ  
_32/WQF6  
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> >。 mR6E]TuM  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2}>go^#O/w  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h bdEw=r?  
TA<hj[-8  
return l(i, j) = r(i, j); YBeZN98Nt  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M Yu?&}%^  
h#;?9DP  
  return ( int & )i; I}1fEw>8  
  return ( int & )j; bL#sn_(m  
最后执行i = j; yCZ2^P!a  
可见,参数被正确的选择了。 ScsWnZ  
@s3aR*ny$  
|#!eMJ&0  
?F!W#   
rg"TJ"Q-  
八. 中期总结 e|35|I '  
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: L>i<dD{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 o<~-k,{5P  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ~}Kp  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 8x` Kl(  
`f2W;@V0  
;}$Z 80  
(xjqB{U  
w 5!ndu  
/ O|Td'Z  
九. 简化 ;sm"\.jF  
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。 Dg1kbO=2  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p3{x<AO/  
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: @G7w(>_T3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^n6)YX  
  +-*/&|^等 4o)(d=q  
2. 返回引用。 rDK;6H:u{  
  =,各种复合赋值等 ab8oMi`z  
3. 返回固定类型。 M9g~lKs'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) z (c@(UD-_  
4. 原样返回。 f%`*ba" v  
  operator, !5yRWMO9X~  
5. 返回解引用的类型。 TXZ(mj?  
  operator*(单目) Xp<A@2wt?  
6. 返回地址。 !hwzKm=%N  
  operator&(单目) +9Xu"OFm  
7. 下表访问返回类型。 |G|*  
  operator[] u^j8 XOT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 wUh3Hd'  
  operator<<和operator>> V)_H E  
7F>gj  
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。 5bu[}mJ  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: &/J.0d-*``  
s BeP;ox  
template < typename Left > +#de8/x  
struct value_return Td["l!-fe  
  { CVyx lc>  
template < typename T > qcR|E`k-G  
  struct result_1 c4!c_a2pS  
  { c,3'wnui  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Ba"^K d`  
} ; B,BOzpb(  
!mpMa]G3  
template < typename T1, typename T2 > 1kz9>;Ud6  
  struct result_2 :,xyVb+  
  { | o;j0  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; .!7Fe)(x  
} ; Q2_WH)J 3  
} ; mG}^'?^K  
o=QRgdPD  
-Fp!w"=T  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait L V[66<T  
kz$6}&uk  
下面我们来剥离functor中的operator() FOlA* U4U  
首先operator里面的代码全是下面的形式: =,/A\F  
]noP  
return l(t) op r(t) !9e\O5PmO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ^5FJ}MMJf  
return op l(t) eCPKpVhP  
return op l(t1, t2) Y1yvI  
return l(t) op z1{E:~f  
return l(t1, t2) op VrnK)za*H  
return l(t)[r(t)] WcZo+r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] "FLD%3l  
>tXufzW  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ,\m;DR1  
单目: return f(l(t), r(t)); : e0R7sj  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); laD.or  
双目: return f(l(t)); U l7pxzj  
return f(l(t1, t2)); Gct&}]3pm  
下面就是f的实现,以operator/为例 /`j  K  
VAF:Z  
struct meta_divide "S{6LWkD  
  { O_ s9  
template < typename T1, typename T2 > L8?Z!0D/h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [X$|dOm'N  
  { npG+# z  
  return t1 / t2; w7`@=kVx  
} w|n?m  
} ; NBbY## w0  
KOAz-h@6   
这个工作可以让宏来做: &ls!IN  
sGDrMAQt  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ I ")"s  
template < typename T1, typename T2 > \ -; /@;W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; !w;A=  
以后可以直接用 i-"h"nF"  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yw3U"/yw  
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 3MBz  
(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。。。) G(Idiw#WT  
iK6<^,]'  
6!Tf'#TV~!  
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 1 [~|  
[}xIg8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "|l oSf@  
class unary_op : public Rettype 9(FcA5Y  
  { 2AdHj&XE  
    Left l; wHN` - 5%  
public : BGh8\2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} dn.c#,Y  
HNHhMi`w  
template < typename T > yQA"T?  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zk^7gx3x  
      { <4A(Z$ZX)  
      return FuncType::execute(l(t)); qU x7S(a  
    } .*wjkirF#~  
,9l!fT?iH  
    template < typename T1, typename T2 > k f K"i  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0?4^.N n3  
      { |#k hwH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); $gD(MKR)~  
    } /RULPd PH  
} ; [Xo J7  
AdN= y8T  
},QFyT  
同样还可以申明一个binary_op 5bqYi  
;uo|4?E:\(  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ea[a)Z7#  
class binary_op : public Rettype NNpa69U  
  { $MVeMgPa  
    Left l; o _,$`nEJ  
Right r; +WEO]q?K  
public : 6V_5BpXt  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} -3XnK5  
1nM?>j%k  
template < typename T > 8w@jUGsc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ojs/yjvx  
      { gdn,nL`dP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 1XKIK(l  
    } 9lwo/(s  
^J=txsx  
    template < typename T1, typename T2 > W;x LuKIG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q^5 t]HKn  
      { 2!& ;ZcT,  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); <qj@waKw4  
    } Wv'B[;[)  
} ; tp3N5I  
hdDI%3vk3  
R$'nWzX#  
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 fHp#Gi3Lz  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 oM7-1O  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ON=ley  
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。 w9?wy#YI  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +?eAaC7s  
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。。。 9Yne=R/]  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 4 6JP1  
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) ll^O+>1dO  
下面是修改过的unary_op F,$$N>  
`-e}:9~q  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R_&V.\e_  
class unary_op .:Xe*Q  
  { jtCob'n8  
Left l; jS)-COk  
  2MrR|hLx  
public : Tfs9< k>G#  
?4dd|n  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~$9"|  
'n`$c{N<tM  
template < typename T > q:eAL'OkM  
  struct result_1 lcLxqnv  
  { l@9:V hU(  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Eu_0n6J  
} ; E0'6!9y  
g5]DA.&(  
template < typename T1, typename T2 > #.K&]OV/88  
  struct result_2 A}}t86T  
  { G!Q)?N    
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; $9b6,Y_-  
} ; ITOGD  
%[;KO&Ga  
template < typename T1, typename T2 > dz DssAHy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?["ZEa  
  { 2 z l  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ~#xRoBy3  
} LD"}$vfs  
Lg53 Ms%  
template < typename T > 8XE0 p7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const hj[g2S%X  
  { &Vm[5XW  
  return OpClass::execute(lt(t)); ucO]&'hu:  
} V)@scB|>,  
"@Fxfd+Ot  
} ; [C#pMLp,~  
DA\O,^49h  
B)iJH  
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 rGO 3  
好啦,现在才真正完美了。 l#:Q V:  
现在在picker里面就可以这么添加了: J)+eEmrU  
Q?q m~wD  
template < typename Right > b s*Z{R  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const )HHzvGsL)  
  { D~,R @7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); N:zSJW`1  
} w, wt<@}  
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。 C <)&qx3  
U h}yHD`K  
%;gWl1&5  
:zoX Xo  
 -"H9W:  
十. bind V19*~v=u  
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。 u?i1n=Ne  
先来分析一下一段例子 )}8%Gs4C  
R&p53n  
_Fjv.VQ,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ]QQ"7_+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 P&VI2k  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3  0]HI c  
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。 jTIn@Q  
我们来写个简单的。 SfR_#"Uu  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [8n4lE[)"  
对于函数对象类的版本: .BvV[`P  
3@J wL{C  
template < typename Func > +aap/sYp  
struct functor_trait bx> D  
  { Os;\\~e5  
typedef typename Func::result_type result_type; im"v75 tc  
} ; AnQRSB (  
对于无参数函数的版本: !k^\`jMzw  
4{=Em5`HbO  
template < typename Ret > b7/4~_s  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ^EZoP:x(oE  
  { 5q[@N  J  
typedef Ret result_type; Wj0([n  
} ; (H7q[UG|  
对于单参数函数的版本: XR(kR{yo  
h";sQ'us  
template < typename Ret, typename V1 > n@f@-d$m\<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uU0'y4=  
  { W=/B[@3'  
typedef Ret result_type; FrS>.!OFn  
} ; Bb6_['y  
对于双参数函数的版本: b~-9u5.L1  
@NZ?D0"  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ? p]w_l  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > }j x{Cw  
  { Bs*s8}6  
typedef Ret result_type; Fa8>+  
} ; :HC{6W`$  
等等。。。 ]4PG[9J@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy \W4SZR%u  
%O-wMl  
template < typename Func > H)Yv_gT  
struct func_return xM(  
  { ;,D7VxWhY  
template < typename T > e2>gQ p/  
  struct result_1 umciP  
  { 'sC{d&c  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; sy~mcH:%+  
} ; SRMy#j-  
Wjp<(aY[  
template < typename T1, typename T2 > YS9|J=!~  
  struct result_2 x~ I cSt  
  { 7J\I%r  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J?{uG8)  
} ; [e (-  
} ; l`d=sOB^  
|yS4um(w  
iC 2:P~  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 r*$KF!-dg  
w1.~N`g$  
template < typename Func, typename aPicker > QJxcH$  
class binder_1 >[[< 5$,T  
  { tUzuel*  
Func fn; ]RV6( |U4_  
aPicker pk; p[cC%3  
public : 0&<{o!>k  
qk+:p]2  
template < typename T > P )`-cfg  
  struct result_1 |>m@]s7Z  
  { "w N DjWv  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; :[F w c  
} ; Hc}(+wQN%  
RP6QS)|  
template < typename T1, typename T2 > [mX\Q`)QP  
  struct result_2 z`{x1*w_  
  { ]ko>vQ4]3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =5+:<e,&  
} ; =>&d[G[m!  
nlh%O@,  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} F&Q:1`y  
Dzb@H$BQ7  
template < typename T > ;vuok]@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :[! rj  
  { !s5 _JO  
  return fn(pk(t)); q^EG'\<^  
} Rzw}W7zg[  
template < typename T1, typename T2 > GDhg VOW(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @N34 Q-l  
  { ,9=5.+AJ  
  return fn(pk(t1, t2)); 0D=6-P?^W  
} K-sJnQ23'  
} ; _HGbR/  
GkVV%0;&J1  
H&l/o  
一目了然不是么? ^k/@y@%  
最后实现bind j%0D:jOY]  
1ih|b8)Dn  
Z+JPxe#7  
template < typename Func, typename aPicker >  9/`T]s"  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "p0e6Z=  
  { 5!-'~W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); kect)=T(  
} "cj6i{x,~w  
U%_BgLwy%  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #,lJ>mTe4  
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。 Xnpw'<~X  
s&TPG0W  
十一. phoenix Gg8F>y<[R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 7 wH9w  
M:rE^El  
for_each(v.begin(), v.end(), Sjv_% C $  
( 3vepJ) D (  
do_ ) 7w%\i{M  
[ LB$#] Z  
  cout << _1 <<   " , " !E#FzY!}Pl  
] @T)kqT  
.while_( -- _1), 5LMAy"  
cout << var( " \n " ) jI[Y< (F ;  
) e#BxlC  
); n|q $=jE  
:"{("!x   
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: O4t0 VL$  
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 ]O]6O%.ao  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 c'O"</  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }6b" JoC  
| $  
b v5BV  
template < typename Cond, typename Actor > rU/8R'S  
class do_while QN)EPS:y  
  { S+2we  
Cond cd; hX4 V}kj  
Actor act; 7!F<Uf,V3  
public : #l 7(W G  
template < typename T > VY G o;  
  struct result_1 P.#@1_:gC  
  { x<d2/[(}mT  
  typedef int result_type; h\-3Y U  
} ; q[}W&t,  
 |pgrR7G'  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ;T hn C>U  
6 9+Pf*  
template < typename T > 0H!J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c'md)nD2M  
  { b,hRk1  
  do <~z@G MQCf  
    { D4Z7j\3a  
  act(t); #V9do>Cu%  
  } vFwhe!  
  while (cd(t)); 6v?tZ&, G  
  return   0 ; d C>[[_  
} ?uh%WN6nU]  
} ; T|k_$LH  
<5O:jd  
pL5Bz!_r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). t9~Y ?  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 |Ml~_m  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 #b,! N  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 l3N '@GO  
下面就是产生这个functor的类: p54 e'Zb  
Uc<BLu;  
^Ycn&`s  
template < typename Actor > +OaBA>Jh9  
class do_while_actor 0u}+n+\g  
  { }Jo}K) >!  
Actor act; ^V0I!&7lx  
public : tS3!cO\  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;iA$yw:  
BD2Gv)?g  
template < typename Cond > Owz>g4l r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; |U`A So  
} ; bQ`2ll*(  
3[UaK`/1C  
o0kKf+[  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Bo4iX,zu  
最后,是那个do_ ^tL]QE?|  
|Hv8GT  
R^6]v`j;  
class do_while_invoker QfV:&b`  
  { QE6L_\l  
public : ]# ;u]  
template < typename Actor > \7WZFh%:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const uCjbb  
  { ~.E r  
  return do_while_actor < Actor > (act); ^S:I38gR#q  
} g$U7bCHG  
} do_; $r1{N h  
}F-,PSH Ml  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .*Axr\x3  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (m() r0:@  
最后来说说怎么处理break和continue NKYHJf2?x  
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。 )U+&XjK  
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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