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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda {]\Q UXH  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 P5+FZzQ  
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, Y&O<A8=8  
I9ga8mG4-'  
XD5z+/F<"0  
aDx{Q&  
  class filler &#'[]V%^F  
  { 4c2*)x$@  
public : .[1"Med J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ':71;^zXf  
} ; "WTnC0<  
*/Oq$3QGsV  
 Efsfuv  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: w0x%7mg@  
UW+|1Bj_:  
R{~Yh.)~  
#c5 NFU}9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C3af>L@}  
klG]PUzd  
S~+}_$  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 sKhX0,s&  
.(tga&]  
7E$ e1=  
b$P=rIB  
二. 战前分析 8>Hnv]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。 d,|W  
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 L$7 NT}L  
qby!  
N(v<*jn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A]2zK?|s  
  /* --------------------------------------------- */ dA[Z\  
vector < int *> vp( 10 ); !GcH )  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); M0<gea\ =  
/* --------------------------------------------- */ iWu$$IV?-  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); |1G/J[E  
/* --------------------------------------------- */ U}7 a;4?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); }O<u  
  /* --------------------------------------------- */ V.kU FTCvf  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ![Z'jC py  
/* --------------------------------------------- */ =<I90j~)  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); :] Jwcp  
#$xiqL  
0n S69tH  
}"j7Qy)cs  
看了之后,我们可以思考一些问题: A-vK0l+  
1._1, _2是什么? \?-`?QPux  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 mh>)N"  
2._1 = 1是在做什么? 5V\\w~&/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 jE.U~D)2YF  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 9u/"bj  
r5z_{g  
w{3 B  
三. 动工 [k(oQykq  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: <U=:N~L  
N=&~3k  
RSG\3(  
h >w4{u0  
template < typename T > f5+a6s9  
class assignment QfJ?'*  
  { hf rF7{yj  
T value; "gXz{$q  
public : /i|T\  
assignment( const T & v) : value(v) {} l|[cA}HtB  
template < typename T2 > a_/\.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } oJw~g [  
} ; /"+ n{*9  
yzt6   
RQ# gn  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 +rbj%v}Fh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment |?0Cm|?  
A,rgN;5fb  
+Gi~VW.  
*4Cq,o`o>  
  class holder <l(6$~(-u  
  { RuDn1h#u{  
public : OwrzD~  
template < typename T > KFBo1^9N  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ` /JJ\`Pu  
  { mmm025.   
  return assignment < T > (t); T<06y3sN  
} ,x}p1EZ  
} ; >(Jy=m?  
wxpE5v+f|  
IC>OxYg*  
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: 306C_ M\$  
CXGq>cQ=d  
  static holder _1; u1O?`  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E~]8>U?V  
-J4?Km  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^EE 3E'  
而不用手动写一个函数对象。 WK]SHiHD  
>I Aw Nr  
#q40  >)]  
?"\`u;  
四. 问题分析 PhF3' ">  
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,hv'L]  
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。 &*RJh'o|N(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =YkJS%)M)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 d paZ6g  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 2`/JT  
r Ip84}  
五. 问题1:一致性 HJ]\VP9Zb  
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?| JX(JZ/8B^  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h=um t<&D  
hN$6Kx>{  
struct holder w}^z1n  
  { n.p6+^ES  
  // 7. 9n  
  template < typename T > !EuU @ +  
T &   operator ()( const T & r) const B\A2Vm`&  
  { )e|Cd} 2  
  return (T & )r; :<4:h.gO8  
} Ath^UKO"  
} ; aPaGnP:^  
qlmz@kTb  
这样的话assignment也必须相应改动: iD#HB o  
J6/Mm7R  
template < typename Left, typename Right > RRig  
class assignment vU LlAQG  
  { IwhZzw w  
Left l; S',i  
Right r; w35r\x +  
public : {X<mr~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &Al9%W  
template < typename T2 > q}*"0r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JS% &ipm  
} ; /Za'L#=R  
ww82)m8  
同时,holder的operator=也需要改动: t=J\zyX!  
l;zpf|.Vc  
template < typename T > lg1yj}br  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ^%wj6  
  { {@1.2AWg  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); c)gG  
} aW]!$  
!xyO  
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。 Au &NQ+  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >lQ&^9EI%  
2 |w;4  
return l(rhs) = r; F;Ms6 "K  
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。 =cE:,z ;g  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: R4GmUCKB=  
"I?sz)pxG  
template < typename Tp > 1XQJ#J1/  
class constant_t :Jwc'y-]  
  { Gjq:-kX\  
  const Tp t; (-Rh%ZHH  
public : ^^QW<  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} N#'+p5|>  
template < typename T > /-JBz U$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const 1$oVcDLl  
  { U;o[>{L   
  return t; lob{{AB,!  
} qW[p .jN  
} ; ]C^D5(t/cd  
3>qUYxG8  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 cGiS[-g  
下面就可以修改holder的operator=了 jca7Cx`sm  
Y\luz`v  
template < typename T > &n+3^JNl  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const n-[J+DdB  
  {  uZ][#[u  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }yCJ#}  
} =SPuOy8  
b{qeu$G R  
同时也要修改assignment的operator() 2P`QS@v0a=  
=\.Oc+p4  
template < typename T2 > 'jWd7w~(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c0jdZ#H  
现在代码看起来就很一致了。 &WAO.*:y  
n~N>c*p  
六. 问题2:链式操作 :" Q!Q@>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j|gv0SI_ w  
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。 TtEc~m  
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。 D(xgadr  
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。 , "w`,c>!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Vzf{gr?  
O~F/{: U  
template < typename T > |$@/ Z +  
struct result_1 '0x`Oh&PK  
  { D7cOEL<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z!27#gbL  
} ; aCzdYv\}&  
""l_& 3oz  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: ]z`Y'wSxd  
LcCb[r  
template < typename T > +cv7]  
struct   ref 9'F-D  
  { 6dQa|ACX_  
typedef T & reference; 7qSlqA<Hs  
} ; Dt?O_Bdv[  
template < typename T > (x,w/1  
struct   ref < T &> d&'z0]mOe  
  { ?PORPv#  
typedef T & reference; %:^,7 .H@  
} ; <Ur(< WTV  
E< nXkqD  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: v<iMlOEt  
>ijFQ667>j  
template < typename T > yO.3~H)c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const +;SQ }[  
  { iA*Z4FKkT  
  return l(t) = r(t); Ao)hb4ex  
} /=Bz[ O  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 <y5V],-U  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 X.<_TBos|  
b2c% 0C  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 cAJKFu X"  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: L;30& a  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 |qbCmsY5/  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7onMKMktM%  
最后的布局是: Xm`s=5%  
                Add 6ae  
              /   \ =1t#$JG  
            Divide   5 m)9N9Ii#)  
            /   \ rZ<0ks  
          _1     3 > kOca  
似乎一切都解决了?不。 'TpW-r:  
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。 l!e8=QlJ  
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。 l=*^FK]L`  
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: |sz`w^#  
Ib.`2@ o&  
template < typename Right > 'JY*K:-  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Zzr+p.  
Right & rt) const w] LN(o:  
  { jfF,:(P%W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); +:1ay^YI  
} ~a m]G0  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  =Run  
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。 ;SkC[;`J  
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。 ~(Gv/x  
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。 _`Ey),c_  
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。 ^zkTV_,cRp  
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? Rt~Aud[  
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: NWPL18*C  
L^rtypkJ  
template < class Action > u.iFlU   
class picker : public Action Qfo'w%px  
  { H4 Y7p  
public : :Bp{yUgi@  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j~c7nWfX  
  // all the operator overloaded d$)'?Sf]h  
} ; (WiA  
!OM9aITv[  
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。 GyJp! xFB  
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: I$0`U;Xd  
Mh'QD)28c  
template < typename Right > I2("p.+R  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const T:x5 ,vpM  
  { [bkMl+:/HG  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @eMDRbgq;[  
} 0X+Jj/-ge  
R[ S*ON  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > oQ~Q?o]Ri  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ,R0@`t1 p  
8h9t8?  
template < typename T >   struct picker_maker a*&P>Lwe7&  
  { #G{}Rd|!  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b_ Sh#d&  
} ; 0TU~Q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > udB:ys  
  { #/sKb2eQ  
typedef picker < T > result; ba|x?kz  
} ; )/2* <jr  
jo=XxA  
下面总的结构就有了: AC,$(E  
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。 w(`X P  
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。 O; EI&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 94I8~Jj4  
至此链式操作完美实现。 //KTEAYyy#  
!.iu_xJ  
N'Va&"&73>  
七. 问题3 _6THyj$f  
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。 `m<l8'g  
Cca( oV  
template < typename T1, typename T2 > N J:]jd  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {>OuxVl??k  
  { 7M}T^LC  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); i\2MphS  
} xXH%7%W'f  
C]*9:lK  
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: l W'6rat  
(Z.K3  
template < typename T1, typename T2 > K]zBPfx  
struct result_2 FB@c +*1  
  { gqNd@tYI  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; V'pNo&O=  
} ; iKV;>gF,)v  
E5 H6&XU  
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? jD0^,aiG  
这个差事就留给了holder自己。 <;#d*&]  
    $y\'j5nk3  
Q`g0g)3w  
template < int Order > ~FH''}3:3  
class holder; X55Eemg/  
template <> `j[)iok  
class holder < 1 > *La*j3|:  
  { dGQxGt1  
public : 8^p/?R^bu  
template < typename T > Kr=DoQ."d8  
  struct result_1 N:0/8jmmO  
  { s!Y>\3rMW  
  typedef T & result; e{Om W  
} ;  {"y{V  
template < typename T1, typename T2 > QV+('  
  struct result_2 )gvX eJ  
  { \%&QIe;:k  
  typedef T1 & result; B9iH+ ]W  
} ; :g'"*VXYB  
template < typename T > z1f~:AdL  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /-E>5wU  
  {  ]N-K`c]  
  return (T & )r; |k)h' ?  
} PmvTCfsg  
template < typename T1, typename T2 > ho#] ?Z#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B^U5= L[:p  
  { Ha$|9li`  
  return (T1 & )r1; J[L$8y:  
} f!P.=Qo[=  
} ; "My \&0-  
,V)yOLApVj  
template <> vkE6e6,Qc  
class holder < 2 > "<3PyW?zt  
  { ^O#,%>1J  
public : 9XF+? x  
template < typename T > P~;NwHZ?k  
  struct result_1 gO<>L0,j  
  { 6aCAz2 /  
  typedef T & result; +F&w~UT  
} ; |GL#E"[&'  
template < typename T1, typename T2 > {\`#,[  
  struct result_2 X )fj&  
  { ub}t3#  
  typedef T2 & result; A[XEbfDO  
} ; U;OJ.a9  
template < typename T > 2 'xT%  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *`ji2+4Sjw  
  { /4w&! $M-  
  return (T & )r; |?V6__9  
} T$GhE  
template < typename T1, typename T2 > r4Pm i  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )eY3[>`  
  { cliP+#  
  return (T2 & )r2; n1DD+@  
} n0@e%=H)I  
} ; L\nWhmwl  
$4>K2  
p:k>!8.Qho  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 O]m,zk  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Sq-mH=rs]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: s=~r. x  
-nN}8&l  
return l(i, j) = r(i, j);  s4;SA  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) q3T'rw%Eh  
?5'UrqYSW  
  return ( int & )i; 1`5d~>fV  
  return ( int & )j; qW][Q%'lt  
最后执行i = j; vNd4Fn)H  
可见,参数被正确的选择了。 oVb6,Pn  
]^VC@$\)+  
hn)mNb!  
a5?Rj~h!<  
Pf]6'?kQ  
八. 中期总结 x V~`sqf  
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: ,8c`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 0#G&8*FMN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 m-5Dbx!j  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor zYYc#N/  
E >KV1P  
IBQmm(+v  
tE9%;8;H  
syv6" 2Z'B  
Xko[Z;4v8'  
九. 简化 dW,$yH_  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 opjrU$<]N  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 NL0X =i  
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: op"RrZAZBT  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 My:wA;#  
  +-*/&|^等 1r\? uD  
2. 返回引用。 LC*@ /((  
  =,各种复合赋值等 bxc#bl3  
3. 返回固定类型。 mj%Iow.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 9$)TAI&P  
4. 原样返回。 hCc_+/j|  
  operator, CcLP/  
5. 返回解引用的类型。 x>!#8?-h  
  operator*(单目) n$ axqvG  
6. 返回地址。 PLw;9^<  
  operator&(单目) p(v+j_ak  
7. 下表访问返回类型。 ^E{~{  
  operator[] *'QD!Tc  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 @Ej{sC!0T  
  operator<<和operator>> z./u;/:  
#Ji&.T^U/  
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。 F[l{pc "C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: SH<Nt[8C  
#QXB2x<*  
template < typename Left > +K; X$kB  
struct value_return teg LGp@_  
  { RnIL>Akp  
template < typename T > m mu{K$9}I  
  struct result_1 *t 3fbD  
  { 2J|Wbey  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Zvk O#j  
} ; }Rt?p8p  
=sG  C  
template < typename T1, typename T2 > !n}"D:L(  
  struct result_2 Qg%B<3 <  
  { R8W{[@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; hof:36 <  
} ; <FRYt-+  
} ; bfQ+}|;  
b=wc-n A  
rMH\;\ I|U  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GW]Ygf1t  
K`M8[ %S  
下面我们来剥离functor中的operator() @@# ^G8+l  
首先operator里面的代码全是下面的形式: va:5pvt2&  
]pzf{8%  
return l(t) op r(t) f]qP xRw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) {3i.U028]  
return op l(t) 0AZ Vc  
return op l(t1, t2) `$AX!,<!G  
return l(t) op H CZ#7Z  
return l(t1, t2) op Vge9AH:op  
return l(t)[r(t)] jRm v~]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] MIsjTKE  
q#xoM1  
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: GASDkVoij  
单目: return f(l(t), r(t)); $GSn#} yz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); fx_7X15  
双目: return f(l(t)); VEkv JX.  
return f(l(t1, t2)); quTM|>=_R  
下面就是f的实现,以operator/为例 & VJ+X|Z  
P bj&l0C  
struct meta_divide Xat>d>nJ]  
  { f 0~<qT?:n  
template < typename T1, typename T2 > ^|5vmI'E  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) h rW  
  { f1rP+l-C<  
  return t1 / t2; QaH32(iH  
} 5*/~) wN\U  
} ; >OgA3)X  
F *=>=  
这个工作可以让宏来做: 7.,C'^ci  
wI'T J e,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `+CRUdr  
template < typename T1, typename T2 > \ B36_ OH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; NoB)tAvw  
以后可以直接用 jL8.*pfv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) az*c0Z<pl  
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 D{x'k2=  
(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。。。) ,,sKPj[  
6U Q~Fv`]  
4QARrG%  
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 e4fh<0gX  
z\]]d?d?;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 7 y5`YJ}!  
class unary_op : public Rettype G|H+ ,B  
  { --6C>iY[&u  
    Left l;  SP?~i@H  
public : bBk_2lg=4)  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4@AY~"dq  
i%_W{;e  
template < typename T > pZ,=iqr  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const uZL,+Ce|  
      { E#[_"^n  
      return FuncType::execute(l(t)); f~%|Iu1ob  
    } }F!tM"X\  
<j,ZAA&5%Y  
    template < typename T1, typename T2 > y-6k<RN  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HL]8E}e\"  
      { R}_B\#Q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2));  Sg  
    } rE$0a-d2B  
} ; 8s16yuM  
BpBMFEiP  
~_6~Fi  
同样还可以申明一个binary_op Y)H~*-vGu  
H(Pzo+k*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  `fMdO  
class binary_op : public Rettype w%~UuJ#i  
  { JN)@bP  
    Left l; f8E,.$>  
Right r; iY?J3nxD-:  
public : f@yInIzRJ  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WVyk?SBw  
VUnO&zV{  
template < typename T > kn<IWW_t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o5LyBUJ  
      { *lyy|3z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); (SGX|,5X7  
    } 7IkNS  
]Y111<Ja  
    template < typename T1, typename T2 > W5cBT?V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RT`.S uN  
      { D=1:-aLP7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); f$1&)1W[  
    } [wOz<<  
} ; CGw,RNV  
#djby}hi  
e_=TkG1E6  
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 |?A:[C#X  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?, B4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) K Q^CiX  
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。 F3nYMf  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! j/ [V<  
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。。。 SG \6qE~  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 *).u:>D4  
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) =EFCd=i  
下面是修改过的unary_op v}\4/u  
_4,/uG|a O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > CCDU5l$$  
class unary_op DpQ\q;  
  { =T!eyGE  
Left l; 59Lc-JJ  
  p{|!LcSU$2  
public : f[}(E  
%9vl  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} DwmK?5p  
>PuQ{T I  
template < typename T > hZ_@U?^  
  struct result_1 VO JA}$  
  { cY mgJBG  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Th_PmkvC  
} ; (vP<}  
2$r8^}Nj?  
template < typename T1, typename T2 > G+7#!y Y  
  struct result_2 ^?J3nf{  
  { n f.H0i;  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ,>+B>lbJ*  
} ; *'w?j)}A9g  
9*Q6/?v  
template < typename T1, typename T2 > 9$k0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~Y/:]&wF  
  { OEw#;l4 C  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {ty)2  
} %lq[,6?>5  
9Js+*,t  
template < typename T > w)N~u%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :a/l9 m(  
  { O NVhB  
  return OpClass::execute(lt(t)); y%Rq6P=4Q  
} Ie4\d2tQ;  
`%A vn<  
} ; ]A%]W^G  
fn#qcZv?  
mUj_V#v  
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 t"JE+G  
好啦,现在才真正完美了。 "7q!u,u  
现在在picker里面就可以这么添加了: F[(ocxQZ3  
s Poh\n  
template < typename Right > n&l(aRoyx  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?wP/l  
  { `G0k)eW  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Um^4[rl:#g  
} (/7b8)g  
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。 hCBre5  
&%]v0QK  
iC{(vL0P+  
a8$4  
NX4G;+6  
十. bind c=,HLHpFO(  
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。 Al1_\vx7  
先来分析一下一段例子 n:|a;/{I]9  
{p.^E5&  
% n RgHN>  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 9>ajhFyOhX  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ayI<-s-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 %oB0@&!mS  
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。 _h+7 KK  
我们来写个简单的。 [QFAkEJ--o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: h0R.c|g[  
对于函数对象类的版本: <?nz>vz  
kXV;J$1  
template < typename Func > +E^2]F7Zk  
struct functor_trait vHZq z<  
  { H#i,Ve '  
typedef typename Func::result_type result_type; C7O8B;  
} ; V0NLwl O  
对于无参数函数的版本: ~x7CI  
ku4Gc6f#gG  
template < typename Ret > +e^ CL#Gs  
struct functor_trait < Ret ( * )() > E{0e5.{  
  { Q r\eT}  
typedef Ret result_type; +BeA4d8b  
} ; DIABR%0  
对于单参数函数的版本: 0W0GSDx  
D6~KLSKm  
template < typename Ret, typename V1 > Wv|CJN;4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > LC4VlfU  
  { P3.  
typedef Ret result_type; o}DR p4;Ka  
} ; ClY`2  
对于双参数函数的版本: Iprt ZqiL  
qfG:v Tm  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Nw9@E R  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > |}L=e.  
  { L3w.<h  
typedef Ret result_type; JH| D  
} ; tnAj3wc  
等等。。。 i=L 86Ks  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy x <a}*8"  
I{ Ip  
template < typename Func > : tBe/(e4#  
struct func_return vf zC2  
  { =;+gge!?bB  
template < typename T > O|S,="h"}  
  struct result_1 L(bDk'zi  
  { v4Wq0>o  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _CPj] m{  
} ; >fMzUTJ4  
d5NE:%K  
template < typename T1, typename T2 > sj4\lpZ3h  
  struct result_2 L pq)TE#  
  { 43E)ltR=]  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; o{>4PZ}=g  
} ; X1d{7H8A2  
} ; 5kGQf  
w[F})u]E  
(a0(ZOKH  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Mk~U/oq  
e]nP7TIU  
template < typename Func, typename aPicker > T ay226  
class binder_1 Auc&dpW  
  { 'Kk/ J+6U  
Func fn; >;XtJJS  
aPicker pk; r!1f>F*dt  
public : "f8,9@  
hP8w3gl_  
template < typename T > ^, YTQ.O  
  struct result_1 >-\^)z  
  { sBYDo{0 1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZBR^$?nj  
} ; BdMd\1eMw  
H#7=s{u  
template < typename T1, typename T2 > *Lxt{z`9  
  struct result_2 c0Bqm  
  { W**[:n+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; *+zFsu4l  
} ; w,X)g{^T  
SHs [te[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Lc?"4  
m_Pk$Vwx  
template < typename T > `*[\b9>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y# I8gzv  
  { yZ{N$ch5b  
  return fn(pk(t)); '.<iV!ZdZ  
} CVvl &on  
template < typename T1, typename T2 > W4$aX5ow$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  S!#5  
  { 4i.&geX A.  
  return fn(pk(t1, t2)); +L"F]_?  
} x&^Xgi?  
} ; za}Kd^KeB  
V )Oot|  
V dvj*I  
一目了然不是么? (&NLLrsio  
最后实现bind k~so+k&=b  
,tQN L\t  
:-#7j} R&  
template < typename Func, typename aPicker > <{8x-zbR+  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "=n%L +6%  
  { M"W#_wY;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); BKO^ux%  
} cWyf04-?  
WMnSkO  
2个以上参数的bind可以同理实现。 W!T[ ^+  
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。 s-5 #P,Lw  
7FkiT  
十一. phoenix p>kny?AJ  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: tV_3!7m0$  
s0]ZE\`H>  
for_each(v.begin(), v.end(), Q=d:Yz":S  
( eaNfCXHDN  
do_ wEl7mg !  
[ k>Fw2!mA^  
  cout << _1 <<   " , " 3 ^x&G?)  
] ern\QAhXX  
.while_( -- _1), sVFX(yx0  
cout << var( " \n " ) Xs|d#WbX  
) L~e0^X?  
); 9{U@s  
*g %bdO  
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: M@7U]X$g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !~RK2d  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 kCEo */,  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _VjaTw8iM  
O-ENFA~E;v  
@YRy)+  
template < typename Cond, typename Actor > ?/1LueC:  
class do_while 5 (!FQ  
  { ?u&|'ASo  
Cond cd; 7[0Mr,^  
Actor act; =w;-4  
public : -xLK/QAL  
template < typename T > l" ~ CAw;  
  struct result_1 L4T\mP7D7*  
  { |A,.mOT  
  typedef int result_type; '5*&  
} ; `KLr!<i()  
nC !NZ  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} h8%QF'C  
Cq7 uy  
template < typename T > T%9t8?I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]l h=ZC  
  { ^i8biOSZu  
  do rN7JJHV  
    { )g?jHm-p\  
  act(t); & ^1 b]f  
  } ;qy;;usa  
  while (cd(t)); )(yaX  
  return   0 ; *Q?8OwhJ  
} tS\Db'C7  
} ; {S-M]LE  
J E5qR2VA  
Z_dL@\#|  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ~`Vo0Z*S  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 pzjNi=vhd  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8kSyT'k C%  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]8OmYU%6V  
下面就是产生这个functor的类: h+!R)q8M  
etX(~"gG_  
\p}GW  
template < typename Actor > k >.U!  
class do_while_actor k,'MmAz  
  { <\uDtbK  
Actor act; S&y${f  
public : /qwY/^  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !mWm@ }Ujg  
~iiDy;"  
template < typename Cond > i9rv8 "0>  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Gg GjBt  
} ; -R1;(n)  
w(Tr ,BFF  
uVhzJu.  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 B 5qy4MFWs  
最后,是那个do_ -qvMMit%7  
FIAmAZH}_  
 u+z  
class do_while_invoker W`oyDg,D  
  { K?e16;   
public : [~cz| C#  
template < typename Actor > K0o${%'@7  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wpC .!T  
  { +_vf=d  
  return do_while_actor < Actor > (act); =zrfh-lwH  
} @c"s6h&  
} do_; eHGx00:  
:5&UWL|  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? M&q~e@P  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 DnhbMxh8o  
最后来说说怎么处理break和continue 90Sras>F  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 bQ 0Ab"+D  
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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