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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d. ZfK  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 . g-  HB'  
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, b1G6'~U-  
'&$zgK9T?  
f{u S  
;f=.SJF  
  class filler wFjQ1<s=  
  { e [6F }."c  
public : Ggy?5N7P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N^AlhR^  
} ; Spn)M79  
/1uGsE+[  
HVzkS|^F  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ;=1[D  
4UK>Vzn  
:Ys ;)W+R  
X":2o|R  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); d= ?lPEzSA  
Z?WVSJUVf  
s(e1kk}"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p*Yx1er1  
7]~|dc(  
<9T,J"y  
b `bg`}x  
二. 战前分析 +;=>&XR0m  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /c6]DQ<?  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 o)$eIu}Wg  
8VuLL<\|  
0k4XVd+Nv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [k&7h,  
  /* --------------------------------------------- */ w,_LC)9  
vector < int *> vp( 10 ); O[z6W.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); }:QoYNq  
/* --------------------------------------------- */ >/NegJh'F}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); .~TI%&#  
/* --------------------------------------------- */ NG23  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); W|(<z'S  
  /* --------------------------------------------- */ D&pX0  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); *SlWA)9 Y  
/* --------------------------------------------- */ D-O{/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); (cV1Pmn  
-Owb@Nw  
7Jd&9&O U  
J6ed  
看了之后,我们可以思考一些问题: t< RPDQ>  
1._1, _2是什么? Kaaz,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。 [Z&<# -  
2._1 = 1是在做什么? EMdU4YnE"  
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。 qT&zg@m  
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。 oel?we6  
wD W/?lT&  
M(uJ'Ud/!  
三. 动工 73_-7'^mQ  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ;e9&WEG_\  
+_QcLuV,  
P"Z1K5>2L  
g@pK9R%wH<  
template < typename T > J HV  
class assignment f hNJB0  
  { !89hO4 0r  
T value; gvL*]U7  
public : -KfMK N~  
assignment( const T & v) : value(v) {} Og8%SnEpMI  
template < typename T2 > JXR]G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1/6}E]-F  
} ; WM4,\$  
!lA~;F  
B]mMwqM#  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 3C'6i  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment $vn)(zn+  
Bgp%hK  
OYb:);o,iE  
|`fuu2W!  
  class holder I]3!M`IMG  
  { 4vkqe6  
public :  ?sR(  
template < typename T > W@zu N)U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const !1A< jL  
  { L"0?g(< 5  
  return assignment < T > (t); fN:FD`  
} jM-5aj[K  
} ; H ]!P[?  
;lt8~ea  
c `.BN(  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 77wod}h!:  
-3 "<znv  
  static holder _1; ^g"p}zf L"  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Vi0D>4{+  
QjYw^[o  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %;<g!Vw.k  
而不用手动写一个函数对象。 L|;sB=$'{  
ZF8`= D`:R  
!DHfw-1K  
P^U.VXY}  
四. 问题分析 H^vA}F`  
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。 4$U^)\06W  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 /;!I.|j  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 E]S:F3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 K$r)^K=s  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 .YP&E1lNi  
@2hOy@V  
五. 问题1:一致性 }9!}T~NMs  
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?| `)MKCw$e  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 q!~DCv df  
>;VZB/ d  
struct holder #q-fRZ:P  
  { TefPxvd  
  // /s+S\ djk  
  template < typename T > -"^xg"  
T &   operator ()( const T & r) const rhly.f7N=A  
  { {>XoE %  
  return (T & )r; xr7M#n  
} 4X+I2CD  
} ; %%)y4>I  
Tks"GlE*D  
这样的话assignment也必须相应改动: 3-kL0Q["  
hTcU %Nc  
template < typename Left, typename Right > ={;+0Wjb8  
class assignment 5w+&plIJ  
  { ?{5}3a bB`  
Left l; lvNi/jk  
Right r; yNU}1_oK  
public : _+~&t9A!  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} "<%J^Z9G  
template < typename T2 >  o|#F@L3i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /Ei e5p  
} ; +Yc@<$4  
wjgFe]  
同时,holder的operator=也需要改动: \'iy(8i  
]!a?Lr  
template < typename T > 9wO2`e )  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const /Nob S'd  
  { fL]jk1.Xv-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?,%PemN  
} whrDw1>(  
BN FYUcVP  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 PAxR?2m{  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 'fk6]&-I  
?5,I`9  
return l(rhs) = r; ZvO1=* J,  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~`B]G  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: W/CZ/Mc  
ta PqRsvu  
template < typename Tp > In+2~Jw/2!  
class constant_t #^$_3A Y  
  { F2EX7Crj  
  const Tp t; =qL^#h83y  
public : 2~B5?(g  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ugTnz$  
template < typename T > A4b+:MQ*OX  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Nw-U*y  
  { dy'lM ;@-  
  return t; U}5]Vm$]  
} D0TFC3.k}  
} ; dxtG3  
_ sy]k A  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @L0)k^:  
下面就可以修改holder的operator=了 !(Q@1 c&z  
>B*zzj  
template < typename T > ~,xso0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const O'3/21)|y  
  { 0($On`#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 6E^9>  
} }m7$,'C%P  
)ZFc5m^+u  
同时也要修改assignment的operator() DnW/q  
J(= y$8xje  
template < typename T2 > (N)>?r@n`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } uK1VFW  
现在代码看起来就很一致了。  a3a:H  
_5$L`&  
六. 问题2:链式操作 crSqbL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Y4X`(\A  
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。 {SRD\&J[  
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。 fE3%$M[V7  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 }1lZW"{e[  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct )V*`(dn'zm  
?U1Nm~'UZ  
template < typename T > T1x67 b u  
struct result_1 NX:\iJD)1U  
  { JLjs`oq h  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }_@p`>|)rB  
} ; -9o7a_Z  
1F3Q^3+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 2k&Voa  
Pt-O1$C[  
template < typename T > W ,v0~  
struct   ref wqJl[~O$  
  { pEX Q  
typedef T & reference; /WK1(B:  
} ; P.1Z@HC  
template < typename T > 6VJS l%X  
struct   ref < T &> 40dwp*/!  
  { D>Rlm,U  
typedef T & reference; '- #QK'p  
} ; G-sQL'L[U  
A* Pz-z>z  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D*sL&Rt][Y  
EV-# E  
template < typename T > Bqb`WX[<`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 'R42N3|F  
  { zvdIwV&oT  
  return l(t) = r(t); , E$f"  
} Q]VG6x  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 i<=2 L?[.I  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 j7NOYm5N  
Z J1@z.  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 !:tr\L {  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ld 1[Usaq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 <JvYCWX`  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 cjd-B:l  
最后的布局是: X;#Ni}af  
                Add 7-\wr^ll3  
              /   \ we@*;k@_  
            Divide   5 U!JmSP  
            /   \ Xf mN/j2  
          _1     3 ,\d03wha  
似乎一切都解决了?不。 ?wn <F}UH  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 lZ <D,&  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 ?Jgqb3+!o  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: C 20VSwd  
Rz6kwh=q  
template < typename Right > -@B6$XWL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const JRAU|gr  
Right & rt) const HIfi18  
  { F5M|QX@-  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); wgq=9\+&  
} ejbtdU8N<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 !X-ThKEq  
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。 eiRVw5g  
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。 WH fl|e  
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。 R$+"'N6p  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 SbsdunW+?  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Rd5pLrr[0)  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: ^$RpP+d  
VD =f 'D  
template < class Action > P\z1fscnK  
class picker : public Action aQzmobleep  
  { {BJH}vV1)  
public : #Pg?T%('`  
picker( const Action & act) : Action(act) {} |It{L0=U  
  // all the operator overloaded !d[]Qt%mA  
} ; rhGB l`(B  
HW"5MZ8E  
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。 s:z  
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: _)4zm  
C]ax}P>BQ  
template < typename Right > M*~XpT3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7;?7q  
  { f3:dn7  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); RK)ikLgp  
} u9]M3>  
%+UTs'I  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ft iAty0n  
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。 Lw?>1rTT/  
V|{~9^  
template < typename T >   struct picker_maker >N}+O<Fc  
  { <xH! Yskc  
typedef picker < constant_t < T >   > result; TY` R_  
} ; v`:!$U* H=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .cmhi3o4  
  { 2(Yt`3Go(  
typedef picker < T > result; !MmbwB'  
} ; A-$ C6q   
*)HVK&'  
下面总的结构就有了: F`+S(APT8  
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。 oDG BC  
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。 F:.8O ,%u  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 v^[!NygShs  
至此链式操作完美实现。 l SuNZY aO  
oB '5':  
th0>u.hJ  
七. 问题3 ~uB@oKMru  
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。 \rS-}DG  
m+ #G*  
template < typename T1, typename T2 > A$;*O)  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #ZHKq7  
  { 6r[pOl:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); :cP u  
} Dr}elR>~G=  
Kf$6D 79#  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: \fYPz }wt  
|47 2X&e  
template < typename T1, typename T2 > [:A">eYI  
struct result_2 2{g&9  
  { {WeRFiQ?-  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; : >$v@d  
} ; X 3ZKN;  
?b(DDQMf  
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? " ;\EU4R  
这个差事就留给了holder自己。 +hH7|:JQ  
    ]a:T]x6'  
A!$sO p  
template < int Order > v)*eLX$  
class holder; a"k,x-EL(  
template <> !8RJHMX&  
class holder < 1 > =~dsIG  
  { e >7Ka\  
public : G2:.8 ok  
template < typename T > V@1,((,l  
  struct result_1 c5[ ~2e  
  { gDH|I;!  
  typedef T & result; E <r;J  
} ; :`4LV  
template < typename T1, typename T2 > kkj_k:Eah  
  struct result_2 'sk M$jr  
  { V<KjKa+sG  
  typedef T1 & result; Xxm7s S  
} ; V:AA{<  
template < typename T > ^[ 2siG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]Rmu +N|  
  { :/}=s5aQl/  
  return (T & )r; =knBwjeD  
} H;FzWcm  
template < typename T1, typename T2 > |CBJ8],mT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const KF`mOSP  
  { hm1.UE  
  return (T1 & )r1; ;*20b@  
} ~AF' 6"A  
} ; grJ(z)c  
w&&)v~Y_  
template <> .O{_^~w_q  
class holder < 2 > @DAaCF8  
  { .e5rKkkT  
public : K-@cn*6  
template < typename T > /j\.~=,_  
  struct result_1 ` ^z l =  
  { of`WP  
  typedef T & result; 3BB/u%N}  
} ; fs#9*<]m  
template < typename T1, typename T2 > U8zs=tA  
  struct result_2 }</"~Kw!  
  { op_ 1J;RF  
  typedef T2 & result; 2W63/kRbU  
} ; Ye[Fu/0  
template < typename T > SQJ4}w>i  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 48 mTL+*  
  { ZYz8ul$E  
  return (T & )r; ;#7:}>}rO  
} id/y_ekfP  
template < typename T1, typename T2 > O*Z -3 l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *uF Iw}C/  
  { 01+TVWKX  
  return (T2 & )r2; C3C&hq\%  
} 2]tW&y_i  
} ; AxCFZf5  
asbFNJG{  
6N.MC B^  
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> >。 S&'-wA Ed  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: LO)QEUG  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: &tlU.Whk+  
g}I{-  
return l(i, j) = r(i, j); m khp@^5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,u.A[{@py  
!\q'{x5C  
  return ( int & )i; Acb %)Y  
  return ( int & )j; OX.g~M ig|  
最后执行i = j; ?"p.Gy)  
可见,参数被正确的选择了。 8oJp_sw  
;O({|mpS\  
:Z3]Dk;y  
nTz( {q  
ZgxpHo  
八. 中期总结 HB}iT1.`  
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: )79F"ltz h  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /,ISx }  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 N9O}6  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor !LpFK0rw  
4/&.N]  
3u= >Y^wu  
`Fb%vYf  
MAgoxq~;V  
-qB{TA-.\  
九. 简化 W)u9VbPk[  
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。 }DkdF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fvoPV &:  
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: WAGU|t#."  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #:[CF:  
  +-*/&|^等 va;fT+k=  
2. 返回引用。 s&-dLkis{u  
  =,各种复合赋值等 VCUsvhI  
3. 返回固定类型。 AH# Dk5#G  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) (KphAA8  
4. 原样返回。 *Di ;Gf@  
  operator, B|- W  
5. 返回解引用的类型。 eg>]{`WQ  
  operator*(单目) oD%B'{Zs4  
6. 返回地址。 ;VgB!  
  operator&(单目) Yg]!`(db  
7. 下表访问返回类型。 Kd3EZo.  
  operator[] HhB' ^)  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 w?M` gl8r  
  operator<<和operator>> sq}uq![?M  
cb_nlG!  
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。 IjRUL/\=  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: VOrBNu  
- !s=`9o  
template < typename Left > Y9nyKL  
struct value_return 3x E^EXV  
  { NMhI0Ix$w  
template < typename T > *6]_ 6xO  
  struct result_1 [vcSt5R=  
  { uSNlI78D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 8Y~\:3&1<  
} ; ~G8haN4  
*En4~;l  
template < typename T1, typename T2 > w#RfD  
  struct result_2 gPy}.g{tH$  
  { !F# ^Peb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; e `IL7$  
} ; &=v5M9GR]  
} ; ;C+ _KS  
Q%_MO`<]$  
ROr|  <  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6Vy4]jdT5  
wZ~eE'zx+  
下面我们来剥离functor中的operator() nbSu|sX~r5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: WizVw&Iv  
v'u}%FC  
return l(t) op r(t) XM?C7/^k  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 3qrjb]E%}  
return op l(t) a*Ng+~5)6  
return op l(t1, t2) p/Lk'h~  
return l(t) op Y q-7!  
return l(t1, t2) op )F%zT[Auph  
return l(t)[r(t)] !+ ??3-q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] @s~*>k#"#  
v^1n.l %E  
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: 4XArpKA  
单目: return f(l(t), r(t)); u$y5?n|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); lgh+\pj  
双目: return f(l(t)); 3b1%^@,ACy  
return f(l(t1, t2)); RRR=R]  
下面就是f的实现,以operator/为例 )zvjsx*e=J  
O}q(2[*i  
struct meta_divide oJVpJA0IA  
  { t3;QF  
template < typename T1, typename T2 > Hp-vBoEk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hrTl:\  
  { @z7$1pl}  
  return t1 / t2; <|4L+?_(&  
} #^bn~  
} ; 2p8}6y:}7  
,M$ J yda  
这个工作可以让宏来做: 5*r5?ne  
lX%e  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ {#}?-X  
template < typename T1, typename T2 > \ S)G*+)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <+e&E9;>6  
以后可以直接用 r*W&SU9Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) &W-1W99auE  
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 S *K0OUq  
(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。。。) qiyJ4^1  
>&uR=Yd  
>I;J!{  
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 vK8!V7o~h%  
z]R)Bh  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > <'z.3@D  
class unary_op : public Rettype GQ= Pkko  
  { kDK0L3}nr]  
    Left l; $C9['GGR  
public : D 13bQ&\B-  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 5:X^Q.f;  
)TyI~5>;  
template < typename T > |FJc'&)J"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !jyy`q=  
      { Rln@9muXA  
      return FuncType::execute(l(t)); "!_,N@\t  
    } rd4mAX6@  
'| bHu  
    template < typename T1, typename T2 > (c1Kg   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const I8{ohFFo  
      { |NXe{q7{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ='\E+*[$I  
    } .*g^ i`  
} ; *|&&3&7  
o9AwW  
~M LBO  
同样还可以申明一个binary_op C+Pw  
lsRW.h,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > S]}W+BF3  
class binary_op : public Rettype be:=-B7!  
  { =1Tn~)^O  
    Left l; ;>h:VnV(>(  
Right r; J2Z? }5>  
public : 2M3C 5Fu  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} p#tbN5i[{7  
2qfKDZ9f^  
template < typename T > v!%VH?cA8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #kPsg9Y  
      { @w@ `-1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $z'_Hr'  
    } :, Ad1(  
VfJdCg_  
    template < typename T1, typename T2 > JzuP A I  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T,fDH!a  
      { U~YjTjbd  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yh"48@L'D  
    } "c0Nv8_G  
} ; +}.S:w_xQ  
[p&2k&.XYe  
PBp+(o-  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 _cD-E.E%  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 #i}:CI>2  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) f^9ntos|  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 E8PlGQ~z{d  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! xzOM\Nq?O  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 `Fs-z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 P'D'+qS  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) %~^:[@xa*  
下面是修改过的unary_op 'w~e>$WI  
[eO6 H2@=z  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 73>Hzpv0  
class unary_op 1n )&%r  
  { 9Ts rg  
Left l; YTYCv7  
  e? n8S  
public : &<oDl _^  
#i0f}&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} QsH?qI&2jp  
EawtT  
template < typename T > PHQ99&F1  
  struct result_1 pm k;5 d  
  { 37nGFH`K2m  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; \K(QE ~y'W  
} ; |FxTP&8~  
bd@1j`i  
template < typename T1, typename T2 > HC/?o0  
  struct result_2 s.9_/cFWB  
  { rWD*DmY@"  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2&d|L|->  
} ; P_N i 5s)  
BewJ!,A!  
template < typename T1, typename T2 > k#pNk7;MZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const *-.,QpgTX  
  { 7) 37AKw  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); `} :~,E  
} |;MW98 A  
>\5IB5'j  
template < typename T > (=/}i'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wl:[Ad  
  { 1h#UM6  
  return OpClass::execute(lt(t)); MgUjB~)Y  
} "?#O*x  
Q9NKQuSu  
} ; -VhxnhS  
a7wc>@9Q,  
U# 7K^(E9  
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 XD$;K$_7  
好啦,现在才真正完美了。 ?N(opggiD  
现在在picker里面就可以这么添加了: L|A.;Gq  
.YxcXe3#  
template < typename Right >  a5@XD_b  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U((mOm6  
  { I2^ Eo5'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *ci%c^}V  
} dtd}P~  
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。 fi;00>y  
Tg\wBhJr|  
%:/?eZ  
1@{qPmf^  
ewORb  
十. bind 4+'d">+|  
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:GDM   
先来分析一下一段例子 6R+EG{`  
wTkcR^  
2<33BBlWA  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {}1KI+s9\  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 qjI.Sr70  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {axMS yp;  
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。 ^F4h:  
我们来写个简单的。 gL}x| Q2`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }Z3+z@L  
对于函数对象类的版本: *#g[ jl4  
Ft^+P*  
template < typename Func > pIP ^/H  
struct functor_trait N@G~+GCxL  
  { &JHqUVs^  
typedef typename Func::result_type result_type; ypV>*  
} ; '7(oCab"_  
对于无参数函数的版本: *nc9 u"  
$KMxq=  
template < typename Ret > 6h3TU,$r  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fs;pX/:FR  
  { u RPvo}!=1  
typedef Ret result_type; %% A==_b  
} ; *e}1KcJ  
对于单参数函数的版本: -G@:uxB  
jpRC6b?  
template < typename Ret, typename V1 > 6qH^&O][  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > d gRTV<vM  
  { o=ULo &9  
typedef Ret result_type; I!;vy/r  
} ; YqNI:znm-  
对于双参数函数的版本: 5BsfbLKC  
T f;:C]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3}25=%;[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > n+%tu"e  
  { cL yed3uU  
typedef Ret result_type; 1J @43>u{  
} ; `(Ij@8 4  
等等。。。 7zEpuw  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NQqq\h  
0FG|s#Ig  
template < typename Func > Fooa~C"  
struct func_return 'ghwc:Og|%  
  { y~/i{a;1y  
template < typename T > [y(AdZ0*  
  struct result_1 X Cf!xIv  
  { `6QQS3fk!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; l_z@.</8P@  
} ; $ Ov#^wfA  
%^ g(2^  
template < typename T1, typename T2 > ; 6*Ag#Z  
  struct result_2 CyEEE2cV  
  { TATH,Sz:x  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Bn?MlG;aA  
} ; AB")aX2% E  
} ; (3fU2{sm  
9G"-~C"e3  
w;(B4^?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 kV:C=MLI  
f+W8Gszi  
template < typename Func, typename aPicker > ruTj#tWSo  
class binder_1 C8bv%9  
  { W9%B9~\G;+  
Func fn; (D <o=Q  
aPicker pk; fS?fNtD6<  
public : Od@<L  
vB;$AFh{  
template < typename T > }}MZgm~U)  
  struct result_1 ct-;L' a  
  { |{JJ2c\W  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; %x zgTZ  
} ; kFo&!  
7<p? E7  
template < typename T1, typename T2 > 8bP4  
  struct result_2 > g=u Y{Rf  
  { 9a;8^?Ld%S  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &nX,)"  
} ; =as\Tp#d  
t ?404  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )o>1=Y`[z  
?7CHHk  
template < typename T > R4P$zB_<2  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e lzKtVw  
  { aB+B1YdY"  
  return fn(pk(t)); Z4aK   
} <rAk"R^  
template < typename T1, typename T2 > jFThW N  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const iz pFl@WS  
  { j~:N8(=  
  return fn(pk(t1, t2)); lM'yj}:~  
} RFzMah?Q=j  
} ; @E5 }v  
1ps_zn(  
x.-d>8-!]c  
一目了然不是么? WA&&*ae5`  
最后实现bind \NI0rL  
8`S6BkfC|  
8 y+Nl&"V  
template < typename Func, typename aPicker >  }j /r  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q($aN-   
  { 2lm{:tS  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); *N|s+  
} y/}ENUGR  
{pof=G  
2个以上参数的bind可以同理实现。 y$^.HI02jP  
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。 b/g"ws_  
l5bd);L tq  
十一. phoenix ^vH3 -A;*  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ? (f44Zgm  
j*05!j<'  
for_each(v.begin(), v.end(), 6a\YD{D] _  
( dx It.h   
do_ `GD>3-   
[ WCPl}7>  
  cout << _1 <<   " , " aA/.EAc7  
] |#D$9+  
.while_( -- _1), fW'U7&O  
cout << var( " \n " ) 999E0A$dkv  
) M$Of.  
); )-4xI4  
;4rTm@6  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: !j|93*  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor H D95>%  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 _2C[F~ +l  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 2AZ)|dM'`  
V*U*_Y  
:*wjC.Z  
template < typename Cond, typename Actor > u/2!v(  
class do_while s*0PJ\E2  
  { }|7y.*  
Cond cd; i`2X[kc  
Actor act; l[J'FR:  
public : vHz]-Q-|9  
template < typename T > m+m,0Ey5H  
  struct result_1 A/4HR]  
  { P,[O32i#  
  typedef int result_type; [# '38  
} ; 0u'qu2mV  
+Eh^j3W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} [Nn ?:5"  
Cp@' k;(  
template < typename T > ?]# U~M<'  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Aj;F$(su  
  { bqt*d)$  
  do tsA+B&R_]  
    { h^D]@H  
  act(t); - ^sbf.  
  } 9(/ ;Wutj"  
  while (cd(t)); Z$? Ql@M  
  return   0 ; dw v(8  
} ]E+deM  
} ; $rh{f<  
7.o:(P1??g  
R]7-6  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 6O>GVJbw  
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。 fiq4|!^h  
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。 ]OZk+DU:  
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。 %;E/{gO  
下面就是产生这个functor的类: TFWx(}1  
p(F}[bP  
lo*)% fy  
template < typename Actor > 1px8af]  
class do_while_actor KnC;j-j  
  { /@<Pn&Rq  
Actor act; z3  lZ3  
public : L]goHs  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Qw ukhD7  
&O'6va  
template < typename Cond > gqje]Zc<  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lKMOsr@l  
} ; y0d a8sd)  
E2s lpo  
]mN'Qoc  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 DJ)z~W2I*  
最后,是那个do_ R N1q/H|  
Bw31h3yB  
rSUarfZ<  
class do_while_invoker GN4'LU  
  { 3f2%+2Zjt,  
public : N;9m&)@JR'  
template < typename Actor > #-_';Er\  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const U9[ &ci  
  { k|$08EK $  
  return do_while_actor < Actor > (act); S`Jo^!VJ4  
} :)UF#  
} do_; TU-4+o%;  
I]"wT2@T;7  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w(QU'4~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 (3DjFT3 w  
最后来说说怎么处理break和continue Ny@CP}  
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。 G`B e~NU  
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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