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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aa2 vk)~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x{DTVa 6y2  
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, T<? (KW  
C)UL{n  
VAW:h5j2@  
@ TJx U  
  class filler tTEw"DL_-  
  { =csh=V@s  
public : H4B|c42  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} sqXwDy+.  
} ; r=6N ZoZ  
elJ?g &"  
H!'Ek[s+  
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: ycq+C8J+Ep  
n(uzqd  
b~$8<\  
|j}D2q=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); b:WA}x V  
k3(q!~a:.}  
5ENU}0W  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 h"0)g :\  
.;\uh$c  
B4@1WZn<8  
e&@;hDmIX  
二. 战前分析 X9 N4  
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。 knfEbH  
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 MJ"@  
p40;@gUug  
*82+GY]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >:Y"DX-  
  /* --------------------------------------------- */ Q~R%|Q{&  
vector < int *> vp( 10 ); tm1#Lh0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); vh"wXu  
/* --------------------------------------------- */ 0Q7|2{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ?K\r-J!Y  
/* --------------------------------------------- */ ZH)Jq^^RI  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^HhV ?Iqg  
  /* --------------------------------------------- */ n\ 'PNB  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); bL`># M_^  
/* --------------------------------------------- */ ;nq"jm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); bvW3[ V  
,(i`gH{D  
q2 b>Z6!5  
8vkCmV  
看了之后,我们可以思考一些问题: s"UUo|hM  
1._1, _2是什么? ++sbSl)Q  
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。 BT)PD9CN(  
2._1 = 1是在做什么? WA6reZ  
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。 P5KpFL`B  
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。 3xk- D &"  
Spu> ac  
CJjT-(a  
三. 动工 A^c  (  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: (`&SV$m  
hG~HV{6  
>*MGF=.QG  
HV&i! M@T  
template < typename T > U5 ia|V  
class assignment cG"wj$'w  
  { *(s0X[-  
T value; Cxd^i  
public : ,|g&v/WlC%  
assignment( const T & v) : value(v) {} )[ QT ?;  
template < typename T2 > q eDXG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } %Rt 5$+dNT  
} ; Nwj M=GG  
u4tv= +jh  
b@S~ =  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 7{tU'`P>  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W|Cs{rBc?  
j #~ S"t  
ov<vSc<u  
O7]kcA  
  class holder @Q7^caG  
  { T[evh]koB  
public : H|S hi/  
template < typename T > }uwZS=pw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3*T/ 7\  
  { C|V5@O?;&  
  return assignment < T > (t); g"~`\ xhx  
} EQe$~}[  
} ; ;}lsD1S:  
J%]5C}v \  
)<%CI#s#  
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: ^-L nO%h?  
n&!q9CR`  
  static holder _1; Fh/psd  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Q\W)}  
foUBMl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); l_s#7.9$  
而不用手动写一个函数对象。 x~i\*Ox^  
P2&0bNY  
HVdB*QEH  
^M1jv(  
四. 问题分析 D9  Mst6  
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。 ~W-l|-eogz  
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。 f %3MDI  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 f 8\DAN  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 SKF0p))BJ  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ![!,i\x  
3&I3ViAH  
五. 问题1:一致性 Rh!m1Q(-  
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?| 2Lytk OMf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <isU D6TC  
._]*Y`5)d  
struct holder m70AWG  
  { Aj]/A  
  // Lf:#koaC  
  template < typename T > guVuO  
T &   operator ()( const T & r) const yf[1?{iVo  
  { beBv|kI4  
  return (T & )r; ^;K"Y'f$  
} >(_2'c*[w  
} ; +xAD;A4  
-'}#j\  
这样的话assignment也必须相应改动: _>a`dp.19  
1h|qxYO  
template < typename Left, typename Right > Pc`)D:/}R  
class assignment 2I3H?Lrx!m  
  { ]heVR&bQ  
Left l; xi=0 kO  
Right r; vT MCZ+^g  
public : OLWn0  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} PdEPDyFkh  
template < typename T2 > :fDzMD  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } M;W&#Fz%  
} ; PZvc4  
AHMvh 7O?  
同时,holder的operator=也需要改动: S?zP; iFj  
Q@|"xKa  
template < typename T > >sdF:(JV&  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const tJ* /5k &  
  { Q E pCU)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); {3SK|J`  
} Q,:h`%V  
+vH#xc\'  
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。 -]-0]*oAp  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &> _aY #  
m;nH v  
return l(rhs) = r; 9ei<ou_s  
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。 [VLq/lg*  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ;dtA-EfOZ  
fLeHn,*,"  
template < typename Tp > q,_E HPc  
class constant_t EuA352x  
  { ?9 W2ax-4  
  const Tp t; O$x +>^  
public : xnJ#}-.7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} V6+:g=@U-l  
template < typename T > 4jlwu0L+  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const BpGyjo J2  
  { p.<d+S<  
  return t; :?}> Q  
} `9k\~D=D~  
} ; 3''Uxlo\  
T24$lhM  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 1NG[   
下面就可以修改holder的operator=了 I*f@M}  
8Ht=B,7T  
template < typename T > J*zQ8\f=}  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uhv_'Q  
  { 5!wjYQt3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); cmYzS6f,7  
} VD $PoP  
>s!k"s,  
同时也要修改assignment的operator() Y9 Bk$$#\  
xT( pB-R  
template < typename T2 > /XA*:8~!  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } \F\xZ.r  
现在代码看起来就很一致了。 Gm> =s  
R&:Qy7"  
六. 问题2:链式操作 &|h9L'mr  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 nEP3B '+  
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。 _mQj=  
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。 /1m+iM^V  
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。 il"pKQF  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  R7;X  
t?b@l<, s  
template < typename T > <[T{q |*  
struct result_1 $VP\Ac,!  
  { I)9 ,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; VV#'d  
} ; a1ps'^Qhh  
6OJhF7\0&  
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: XWX]/j2jA  
YG5mzP<T  
template < typename T > GuaF B[4  
struct   ref Q \S Sv;3_  
  { +VJyGbOcC  
typedef T & reference; W<TfDEEa  
} ; qv >l  
template < typename T > Y4lNxvY  
struct   ref < T &> |VjD. ]I  
  { 5/T#>l<  
typedef T & reference; h Z/p'  
} ; 7AqbfLO  
z5D*UOy5M  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: bPkz=^-  
pB]*cd B?  
template < typename T > 32y 9rz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yigq#h^  
  { 3hEbM'L  
  return l(t) = r(t); KdzV^6K<c  
} >wFn|7\)s>  
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。 ah(k!0PV  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 d DAl n+  
DeeV;?:  
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 epG =)gd=8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: S\GxLW@x  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 +D[C.is>]}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 5`lVC$cP  
最后的布局是: 0zsmZ]b5E  
                Add ytb1hFs  
              /   \ S)'&+HamI  
            Divide   5 ELg$tc  
            /   \ oMYZ^b^  
          _1     3 ixoN#'y<"  
似乎一切都解决了?不。 7{k?" NF  
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。 7j(gW  
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。 E8wkqZN  
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: L$"pk{'  
a] 6d hQ`  
template < typename Right > e? |4O< @  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !CY*SGO  
Right & rt) const W'Y(@  
  { !9.\A:G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "5Z5x%3I  
} vIZFI  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 W@%g_V}C*  
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。 o3NB3@uj<  
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。  `=B v+  
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。 8%a ^j\L  
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。 wSdiF-ue  
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? ?iamo.0zN  
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: 7 <K=G2_:  
9%0^fhrJ  
template < class Action > LWN9 D  
class picker : public Action M~y}0Ik  
  { xJFcW+  
public : G c ,  
picker( const Action & act) : Action(act) {}  aN6HO  
  // all the operator overloaded ; 0M"T[c  
} ; >66 `hZ  
5Q8s{WQ  
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。 C}pQFL{B5  
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:  ;<%th  
~LP5hL  
template < typename Right > ~at:\h4:  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T&:~=  
  { g0IvcA  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); VCIV*5 P  
} -3m!970  
t8.3  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > afu!.}4Ct  
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。 ,Vof<,x0  
'!`]Zc  
template < typename T >   struct picker_maker qd~9uo&[Ig  
  { ()n2 KT  
typedef picker < constant_t < T >   > result; m,}GP^<1i  
} ; Pmd5P:n*,  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > M7-2;MZ  
  { _kBx2>qQ  
typedef picker < T > result; ?N@[R];  
} ; zH#urF6<  
Ht]O:io`  
下面总的结构就有了: 5v=e(Ph +  
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。 [F{P0({%?  
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。 e nw*[D !  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 g+(Y)9h&  
至此链式操作完美实现。 g'2; ///  
F%O+w;J4  
ep*8*GmP  
七. 问题3 FMWM:  
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。 Fr(;C>  
Blj<|\ igc  
template < typename T1, typename T2 > 1xO-tIp/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [| N73m,&  
  { oR3t vw.  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); CW.T`F  
} !;${2Q  
ocZ^rqo2w  
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: mMO]l(a&  
FchO 6O  
template < typename T1, typename T2 > Az:A,;~+,!  
struct result_2 8q:# '  
  { 3~Ap1_9  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ["<'fq;PJ  
} ; #%V+- b(  
QiJ  
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? lnF{5zc  
这个差事就留给了holder自己。 {A)9ePgv!  
    \BO6.;jA  
+AFBTJ  
template < int Order > ToD_9i }6  
class holder; D.ySnYzh  
template <> 2zuQeFsK  
class holder < 1 > 0ZZ Wj%  
  { wyLyPJv  
public : \eRct_  
template < typename T > /Ba/gq0j  
  struct result_1 *>xCX  
  { 6` Aw!&{  
  typedef T & result; 1jaK N*  
} ; P'*Fd3B#A=  
template < typename T1, typename T2 > uH[:R vC0  
  struct result_2 xLgZtLt9  
  { J@#rOOu  
  typedef T1 & result; $\M];S=CY  
} ; Gi*_ &  
template < typename T > Hxleh><c-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ?I\,RiZkz^  
  { 8NTE`l=>/  
  return (T & )r; Qd>\{$N  
} z*9 ke  
template < typename T1, typename T2 > JY~CMR5#.O  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const u1\r:q  
  { *M$'dLn  
  return (T1 & )r1; wxT( ktE  
} QV4FA&f&  
} ; ;82?ACCP  
0sB[]E|7[s  
template <> a|4Q6Ycu  
class holder < 2 > 8# x7q>?  
  { Iyb_5 UmpF  
public : tJ&tNSjTi  
template < typename T > qVjMflVoay  
  struct result_1 h 9}x6t,  
  { Y%>u.HzL  
  typedef T & result; S,Tc\}  
} ; 2IUd?i3~l  
template < typename T1, typename T2 > ;mPX8bT  
  struct result_2 tg\o"QKW9  
  { P]armg%  
  typedef T2 & result; EBr?>hl  
} ; ;V?d;O4u  
template < typename T > pbw{EzM  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const {-%8RSK=<  
  { z%\&n0  
  return (T & )r; RaP,dR+P  
} %E"Z &_3{  
template < typename T1, typename T2 > ;|:R*(2   
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *%E\mu,,c  
  { e*U6^Xex  
  return (T2 & )r2; s'$2 }K  
} R'" c  
} ; (L(n%  
'g3T'2"`5  
+(^H L3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 9[sOh<W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: u(\O@5a  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -Zp BYX5e_  
y0~ttfv  
return l(i, j) = r(i, j); |.L_c"Bc  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) dlIYzO<  
0?dr(   
  return ( int & )i; ia_l P  
  return ( int & )j; FYK`.>L28  
最后执行i = j; W+5. lf=2>  
可见,参数被正确的选择了。 \f)GW$`  
1l Cr?  
Ok fxX&n  
./L)BLC i  
\PcnD$L  
八. 中期总结 Y*S:/b~y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: U3Z-1G~*r  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kg\8 (@h]  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 0%4OmLBT  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ]hoq!:>M1  
m/ID3_  
O%N.;Ve  
8@RtL,[d  
(.VS&Kv#U  
ou- uZ"$,c  
九. 简化 }}D32T VN  
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。 wm_rU]  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [m%]C  
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: +.OdrvN4)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 HrfS^B  
  +-*/&|^等 9%1J..c  
2. 返回引用。 k%Vprc  
  =,各种复合赋值等 b4WH37,lA  
3. 返回固定类型。 ?_cOU@n  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) lk[Y6yE  
4. 原样返回。 ]vP}K   
  operator, e<[ ] W4"A  
5. 返回解引用的类型。 ;_2+Y^Qb  
  operator*(单目) QR_h#N2h  
6. 返回地址。 >P&1or)e%  
  operator&(单目) VxuV`Plf  
7. 下表访问返回类型。 $mh\`  
  operator[] D9?.Ru0.  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Q WEE%}\3}  
  operator<<和operator>> Ak8Y?#"wz  
 Ip:54  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 wy0?*)~  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: #V%98|"  
v(!:HK0oeT  
template < typename Left > YRFz ]  
struct value_return Am_>x8z  
  { %:zu68Q[  
template < typename T > !?/:p.  
  struct result_1 P^48]Kj7  
  { 7 )r L<+  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 0H]{,mVs  
} ; a @d 15CN  
9dBxCdpu  
template < typename T1, typename T2 > ,&qC R sw  
  struct result_2 eZN"t~\rX  
  { "H<us?r{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; k)|.<  
} ; ;i'[c`  
} ; Z7RBJK7|.  
PP>6  
K,$rG%c zX  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait n|LpM.  
l{>j8Ln  
下面我们来剥离functor中的operator() r[H8;&EL  
首先operator里面的代码全是下面的形式: rp{|{>'`.q  
x3Y)l1gh  
return l(t) op r(t) b*M?\ aA  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) XWyP'\  
return op l(t) \Z&Nd;o   
return op l(t1, t2) -TH MTRFz  
return l(t) op 'A3skznX{  
return l(t1, t2) op H(rD*R[  
return l(t)[r(t)] XNv2xuOcJ  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] xZlCFu   
+38R#2JV  
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: nS*Y+Q^9a  
单目: return f(l(t), r(t)); % hvK;B?Y|  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jk6}hUH,  
双目: return f(l(t)); \m G Y'0  
return f(l(t1, t2)); $2L6:&.P,  
下面就是f的实现,以operator/为例 i >s  
P <+0sh  
struct meta_divide )AQ^PBwp  
  { 5UO+c( T  
template < typename T1, typename T2 > KP>9hEh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) $[n:IDa*@1  
  { T?t/[iuHrj  
  return t1 / t2; .8Bo5)q$a-  
} Zrr)<'!i  
} ; p2{7+m  
MA6 Vy  
这个工作可以让宏来做: *^~ =/:  
tmooS7\a  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ gtZmBe=  
template < typename T1, typename T2 > \ Qop,~yK  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ABX%oZ7[|o  
以后可以直接用 J5I@*f)l  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) yy7(')wKO  
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 .t5.(0Xk[A  
(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。。。) ;54NQB3L  
N+rU|iMa.  
'#Au~5  
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 *}d N.IL,  
,T<JNd'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > P*O G`%y  
class unary_op : public Rettype 0)332}Oh  
  { z qo0P~  
    Left l; D3X4@sM  
public : L ,dh$F  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} d*0 RBgn  
VNHce H  
template < typename T > : ~vodh  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const At4\D+J{Vs  
      { |JxVfX8^  
      return FuncType::execute(l(t)); u;-&r'J>  
    } O {1" I  
EIg~^xK  
    template < typename T1, typename T2 > 'Oue 1[  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3I_^F&T  
      { >+P}S@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?K>)bA&l'  
    } 2@<_,'  
} ; 49~d6fH  
H@=oVyn/  
vSH,fS-n  
同样还可以申明一个binary_op Q'/sP 5Pj  
d +D~NA[M  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oLT#'42+H  
class binary_op : public Rettype L7-BuW}&  
  { w={q@. g%  
    Left l; o@e/P;E  
Right r; i[!|0U`p  
public : %^IQ<   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g<W]NYm  
I'4(Ibl+  
template < typename T > N3n]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OlOOg  
      { g X!>ef  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); x#D%3v"l_*  
    } p"ZvA^d\   
nF<K84  
    template < typename T1, typename T2 > uL`#@nI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SIJ7Y{\.  
      { f+cb83}n]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); QxYm3x5  
    } t0m;tb bg  
} ; +'<P W+U$  
.gx^L=O:  
da7"Q{f+  
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 mqZH<.mn  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hCcI]#S&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) /iU<\+ H  
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。 TTz=*t+D  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]y_ :+SHc  
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。。。 Z-PB CU  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -tj#BEC[H(  
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) k$3pmy*  
下面是修改过的unary_op JU?;Kq9R  
.9nqJ7]  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > yE8D^M|g  
class unary_op EZ)b E9  
  { z1J)./BO  
Left l; xE:jcA d$}  
  1=R$ RI  
public : 9zwD%3Ufn  
4X+xh|R:U  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} TEz;:*,CG  
n/_q  
template < typename T > I%YwG3uR  
  struct result_1 =!'9TS  
  { ~T_|?lU`R  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; M\R+:O&  
} ; |]?f6^ |4  
F1#{(uW  
template < typename T1, typename T2 > q`*.F#/4c  
  struct result_2 |[?Otv  
  { Hd~g\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; /mkT7,]  
} ; a{kJ`fK   
)p\`H;7*V4  
template < typename T1, typename T2 > {A0jkU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J!uG/ Us  
  { "ko*-FrQ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); [bhKL5l  
} Msqqjhoy  
q\EYsN</;  
template < typename T > !mlfG "FE  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const J&A1]T4d  
  { Ib..X&N2  
  return OpClass::execute(lt(t)); ZmsYRk~@-  
} 1Wpu  
vB7Gx>BQd  
} ; Fv^zSoi2  
ZNBowZI  
` UsJaoR#f  
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 ?Lg<)B9   
好啦,现在才真正完美了。 EF)BezG5y  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5?0<.f,  
R-Edht|{  
template < typename Right > ^~~Rto)Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const wA5Iz{uQO  
  { w-K A~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); *tqD:hiF  
} [7I:Dm  
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。 cW%)C.M  
\?n6l7*t>  
]Y [N=G  
:nIMZRJ_!E  
h#YO;m2wd  
十. bind RTmp$lV  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 NXOXN]=c<  
先来分析一下一段例子 KhR3$|fH<  
",/6bs#$  
4S26TgY  
int foo( int x, int y) { return x - y;} )L b` 4B  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 dmF=8nff  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 q;e b  
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。 #/YS  
我们来写个简单的。 \!^=~` X-  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >?^oxB"<Gc  
对于函数对象类的版本: \IL)~5d  
|4@cX<d.  
template < typename Func > :!aLa}`@  
struct functor_trait ;%n'k  
  { ~@'wqGTp  
typedef typename Func::result_type result_type; +xYu@r%R  
} ; YS|Dw'%g /  
对于无参数函数的版本: $Tbsre\MJ  
m*y&z'e\  
template < typename Ret > S`s]zdUTP  
struct functor_trait < Ret ( * )() > u9"kF  
  { :rb;*nY!  
typedef Ret result_type; }g+kU1y  
} ; 01mu6)  
对于单参数函数的版本: 9k6s  
cO5F=ZxR  
template < typename Ret, typename V1 > HyzSHI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > -Lq+FTezE  
  { 7i"b\{5  
typedef Ret result_type; %6Gg&Y$j!  
} ; _HwA%=>7  
对于双参数函数的版本: c6:uM1V{  
IHEbT   
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > p-s\D_  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > xa)p ,  
  { =;Q/bD->  
typedef Ret result_type; $z$^ yjL  
} ; $@Vn+| Ix  
等等。。。 yY8zTWji_  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Qz@_"wm[  
KYiJXE[Q-  
template < typename Func > EDnNS  
struct func_return z6`0Uv~  
  { &2W"4SE]6  
template < typename T > V?EX`2S  
  struct result_1 UwUHB~<oE  
  { Zn9u&!T&  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gKb,Vrt  
} ; X.<3 /  
f"7MYw\  
template < typename T1, typename T2 > f\R_a/Us  
  struct result_2 PMsb"=Ds  
  { ,>B11Z}PH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z )c\B  
} ; |^1g*f y?  
} ; qm_l# u6  
rO#w(]   
jRg/N_2'2  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 i|{psA  
ZLzc\>QX  
template < typename Func, typename aPicker > [63\2{_^v  
class binder_1 4. R(`#f  
  { (utP@d^  
Func fn; z|Y54o3  
aPicker pk; ,=+t2Bn  
public : ]$2 yV&V&  
&5y  
template < typename T > ^}P94(oz  
  struct result_1 (7qlp*8.s  
  { nXn@|J&z~U  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3(oMASf  
} ; AFi_P\X  
i(% 2t(wf+  
template < typename T1, typename T2 > 1 *' /B  
  struct result_2 g|Lbe4?  
  { W.^zN'a  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #ZJ 1\Ov  
} ; :6Z2@9.}w  
+6uf6&.@~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} )h@PRDI_  
/xUF@%rT  
template < typename T > \a+Q5g  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9D14/9*(dU  
  { ~Eg]Auk7  
  return fn(pk(t)); E_~e/y"-  
} K~d'*J-  
template < typename T1, typename T2 > XYvj3+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const anSZWQ  
  { __b4dv  
  return fn(pk(t1, t2)); $1ovT8  
} E n7~wKF  
} ; %%K3J<5  
}Nr6oUn  
XncX2E4E  
一目了然不是么?  Z}t;:yhR  
最后实现bind MiZ<v/L2  
ow'G&<0b  
HrE,K\^  
template < typename Func, typename aPicker > )n)AmNpq   
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) X{x(p  
  { S*<Jy(:n  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Tz)Ku  
} ,marNG  
ZV--d'YiEm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 H{n:R *  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 no8\Oees  
d0B`5#4  
十一. phoenix bit|L7*14  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: /Pe xtj<  
E0I/]0  
for_each(v.begin(), v.end(), _]@u)$  
( $,K@xq5  
do_ rG?5z"  
[ w4P;Z-Cd  
  cout << _1 <<   " , " I8! .n  
] GZi`jp  
.while_( -- _1), gM&O dT+i  
cout << var( " \n " ) @2T8H  
) }vh <x6  
); _FOIMjh%N  
d:hnb)I$*  
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: .#~!w!T  
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 8XYxyOl  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +c/!R|h=S  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 693"Pg8b  
2->Lz  
SZTn=\  
template < typename Cond, typename Actor >  p0W<K  
class do_while v' t'{g%  
  { ;.AMP$o`(Y  
Cond cd; SZXSVz0j  
Actor act; 6:wk=#w  
public : 2pmj*Y3"8  
template < typename T > @U!&XZ]h  
  struct result_1 9ye!kYF,  
  { \FfqIc9;  
  typedef int result_type; +@]k[9  
} ; \ n 2MP  
:rM2G@{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,Z @I" &H  
=~JVU  
template < typename T > &Z>??|f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \)5mO 8w  
  { <pV8 +V)  
  do zgz!"knVx  
    { j_d}?jh  
  act(t); p>eYi \'  
  } 3\4e{3$  
  while (cd(t)); 2H w7V3q  
  return   0 ;  omg#[  
} TgjjwcO Y  
} ; Ms+ekY)  
|=ph&9  
_IdW5G  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eH7x>[lH.  
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。 N {{MMIq  
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。 <[n:Ij  
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。 qpFxl  
下面就是产生这个functor的类: `Y.~eE  
[-[59 H[6)  
%\-E R !b  
template < typename Actor > pYzop4  
class do_while_actor !&Q?ASJH  
  { DzMg^Kp  
Actor act; d:|x e:  
public : m5 sW68  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ECA<%'$?E  
B-_b.4ND)  
template < typename Cond > _BA; H+M  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )V~=B]  
} ; 5- GS@fY  
l0^cdl-  
Z8Ig,  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 3QBzyJW f  
最后,是那个do_ (/<Nh7C1c  
xi{ r-D8Z  
, @UOj=  
class do_while_invoker n_; s2,2r  
  { %w[Z/  
public : :8eI_X  
template < typename Actor > <A=1]'1\r  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Cp/f18zO  
  { q\?p' i  
  return do_while_actor < Actor > (act); n"RV!{&  
} ^?H|RAp  
} do_; >w<w*pC  
17?YN<  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? iii|;v ]+  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 3 e'6A^#  
最后来说说怎么处理break和continue OWwqCPz.  
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。 nl 'MWP  
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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