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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Vi m::  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 1fH2obI~X  
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, IRknD3LX  
(-D^_*f  
eae`#>XP  
@fQvAok  
  class filler h}y]Pt?  
  { /2f  
public : h`n) b  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ;7>k[?'e  
} ; ey]WoUZ  
]*Cq'<h$  
5O%?J-Hp  
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: :Ahw{z`H#  
G"F)t(iX  
Et! 6i7`]  
,<(0T$o E[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); /jl/SV+  
^)E# c  
)Drif\FF)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 p:;`X!  
`m`Y3I  
qKD Nw8>  
K`0'2  
二. 战前分析 oCxy(q'y  
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。 eakQZ-Q  
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  y 2C Jk~  
D0}r4eA  
5c\dm  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ES\=MO5a7  
  /* --------------------------------------------- */ }60/5HNr  
vector < int *> vp( 10 ); $x*(D|\'<  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); gtnu/ Q  
/* --------------------------------------------- */ .*X=JFxl  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Mi} .  
/* --------------------------------------------- */ ?_7iL?  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 7Bym?  
  /* --------------------------------------------- */ IuY4R0Go  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +1]A$|qyW  
/* --------------------------------------------- */ f28bBuv1?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u` ;P^t5  
d2?#&d'aq  
sp&gw XPG  
]*hH.ZBY"^  
看了之后,我们可以思考一些问题: Pj1k?7  
1._1, _2是什么? F_Gc_eT  
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。 P]O=K  
2._1 = 1是在做什么? &I:ZJuQ4  
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。 OtbPr F5  
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。 Ig<# {V  
CK#i 6!~r  
NX5$x/uz  
三. 动工 .^6yCs5~`  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: eQwvp`@"  
}]Nt:_UCX  
3RF`F i  
U4[GA4DZ   
template < typename T > 2wJa:=$  
class assignment #5=W[+4eN  
  { CFUn1^?0  
T value; i<(~J4}b  
public : NwVhJdo  
assignment( const T & v) : value(v) {} ]=p^32  
template < typename T2 > BV6B:=E0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $*:g~#bh  
} ; N@Q_5t0bk  
* ,zrg%8  
e{H(  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 RT(ejkLZm  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Vg(M ^2L  
?r{hrAx  
fB 0X9iV6j  
6OB3%R'p  
  class holder [C\B2iU7_M  
  { g;Zy3   
public : S!n?b|_  
template < typename T > LLKYcy  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const cbYQ';{  
  { <kk!nsI  
  return assignment < T > (t); ,pY:kQ  
} H>Ucmd;ay  
} ; dUUg}/  
G+2 ,x0(  
hV+=hX<h  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ^]D+H9Tl  
JLt%G^W >  
  static holder _1; ^X?uAX-RP|  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 :5F(,Z_  
l"7#(a  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;XQ27,K&  
而不用手动写一个函数对象。 !zsrORF{  
kZ PL$ \/A  
CvR-lKV<  
K {  FZ/  
四. 问题分析 |+KwyHE`9  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 _ds;:*N+qA  
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。 %E"v@  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 {VXucGI|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 UZs'H"K  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G{{M' 1  
CYlS8j  
五. 问题1:一致性 LJom+PxF$x  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| S{3c}>n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >FKwFwT4D  
m\XG7uo~  
struct holder hzU(XW  
  { . :>e"D  
  // #WJ*)$A@&  
  template < typename T > 1{wbC)  
T &   operator ()( const T & r) const 8.>himL  
  { ]G D` f  
  return (T & )r; AF8:bk,R  
} eco&!R[G  
} ; CZ'm|^S  
I~6 o<HO  
这样的话assignment也必须相应改动: $4}G  
0qIg:+l+  
template < typename Left, typename Right > 7A) E4f'  
class assignment X# /c7w-  
  { Ni%@bU $  
Left l; @SyL1yFX  
Right r; ->X>h_k.Y  
public : \*Yr&Lm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} N!MDD?0  
template < typename T2 > "vT$?IoEV  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Br15S};Ce  
} ; l^$'6q"  
Vh>cV  
同时,holder的operator=也需要改动: rlA/eQrS  
1D3 8T  
template < typename T > Dx`-h#  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?3 k_YN"  
  { znPh7{|<  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 0~K&P#iR  
} [3I|MZ  
JT!9LNh;R`  
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。 h5pfmN\-5  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 sei2\l8q  
PEm2w#X%L  
return l(rhs) = r; 5&h">_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。 N>,`TsUwW  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: "DA%vdu  
Yb4ku7}  
template < typename Tp > kY!zBk  
class constant_t 9(nq 4 HvI  
  { cs ?WE9N  
  const Tp t; 1_#;+S  
public : .}v" `>x  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} T1*.3_wtP  
template < typename T > lixM0  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const cJv/)hRaz  
  { {=?(v`88  
  return t; -B9e&J {K  
} RRB=JP{r  
} ; \@WVeFr  
dS3\P5D.*c  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /PeT4hW}  
下面就可以修改holder的operator=了 eU@Mv5&6  
5 7t.Ud  
template < typename T > V=dOeuYd  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g2m* Q%  
  { $+_1F`  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); fK+ 5   
} w$AR  
Eu:/U*j  
同时也要修改assignment的operator() mO]>]   
ZJQFn  
template < typename T2 > ]K*R[  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gwQMy$  
现在代码看起来就很一致了。 fZ5 UFq_~s  
-{ 1P`&G  
六. 问题2:链式操作 <Q/)SN6_E  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ul9^"o  
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。 RJzIzv99m  
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。 w5{l-Z  
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。 d+,!p8Q  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ;nP(S`'  
5cinI^x)f  
template < typename T > M TZCI}  
struct result_1 Z#-N$%^F  
  { `G/g/>y  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; [M,4qe8,}  
} ; `D |/g;  
77yYdil^W+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: iiMS3ueF  
)=d)j^ t9  
template < typename T > 7xv9v1['  
struct   ref jhQoBC>:  
  { =>`z k^  
typedef T & reference; Fd\uTxykp  
} ; ]6[+tpx  
template < typename T > l^nvwm`f#:  
struct   ref < T &> mV`R'*1UC  
  { H~nX! sO  
typedef T & reference; uJ -$i  
} ; ?%UiW7}j';  
oJr+RO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: e4SS'0|  
xxvt<J  
template < typename T > 4S ~kNp$  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const o]Ne|PEpO  
  { Y;_F,4H  
  return l(t) = r(t); rFpYlMct  
} @4T   
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。 ?x&}ammid  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,++HiYOG}e  
8R!-,I"$  
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 0VtjVz*C7&  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: c{I]!y^!  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Cm)TFh6  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *>:phs~r{  
最后的布局是: 8Iw)]}T'  
                Add {+hABusq  
              /   \  ^AaE$G&:  
            Divide   5 W j^@Zq#  
            /   \ /~w*)e)  
          _1     3 r^}0 qO,XM  
似乎一切都解决了?不。 CU\gx*=E  
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。 xm1di@  
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。 pXO09L/nv  
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: /X.zt `  
$M,<=.oT  
template < typename Right > 4tLdqs  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const PHqg~q;*  
Right & rt) const J.R\h!  
  { m\XsU?SuX  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ygIn6.p  
} .ZF%$H  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M' z.d  
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。 g^+p7G  
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。 LxhS 9  
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。 C0N}B1-MU  
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。 O[t?*m1/  
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? GkI'.  
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: XdCP!iq*8  
E#:!&{O  
template < class Action > =EFh*sp  
class picker : public Action _MTZuhY  
  { 2A~o)7JaZ  
public : \]f+{d- &  
picker( const Action & act) : Action(act) {} j AOy3c  
  // all the operator overloaded dv\bkDF4A  
} ; 1gkpK`u(B  
1m"WrTen  
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。 g{6jN  
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: oio{@#DX`  
ik o>G  
template < typename Right > #z.n?d2Gd  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const S._2..%G  
  { s=(q#Z  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); HL4=P,'  
} 3pvqF,"~D  
4!!PrXE  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Zw0KV%7hD  
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。 ]dNNw`1\V  
 d=^QK{8  
template < typename T >   struct picker_maker Pb?vi<ug+  
  { :FI D ,  
typedef picker < constant_t < T >   > result; F ><_gIT  
} ; mN]WjfII  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ;UTM9.o[  
  { Q&r. wV|  
typedef picker < T > result; Rk g8  
} ; uPl}NEwU|  
f^1J_}cL  
下面总的结构就有了: &Ril[siw  
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。 bl a`B=r  
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。 w6!97x  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 AH&RabH2  
至此链式操作完美实现。 uthW AT &  
AE~a=e\x  
i8e*9;4@  
七. 问题3 T{Xd>  
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。 P1rjF:x[*  
Pz0MafF|T  
template < typename T1, typename T2 > 2kVZlt'y  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8b'@_s!_  
  { !38KHq^|&  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); vO2WZ7E!  
} H%Gz"  
cdL]s^z  
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: /g+-{+sx  
U$gR}8\e  
template < typename T1, typename T2 > o|h=M/  
struct result_2 o FP8s[B  
  { ugTsI~aE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; E5rV}>(Y  
} ; fV>d_6Lf}  
YT+b{   
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? a_P|KRl  
这个差事就留给了holder自己。 >"!ScYn  
    0}e?hbF%U  
/.7RWy`  
template < int Order > Pp!4Ak4TT9  
class holder; ZtO$kK%q;  
template <> 8k-]u3  
class holder < 1 > e7"T37  
  { X$6NJ(2G  
public : Rmmu#-{Y  
template < typename T > \O "`o4  
  struct result_1 kHhp;<  
  { Ny7*MZ-  
  typedef T & result; ./XX  
} ; xkRMg2X.>9  
template < typename T1, typename T2 > ,uC-^T |n  
  struct result_2 7\%JJw6h  
  { 1Mp-)-e  
  typedef T1 & result; HBe*wkPd  
} ; Sk+XBX(}  
template < typename T > [5L?#Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1-E6ACq  
  { i,ZEUdd*_  
  return (T & )r; 2k<#e2  
} Lq>lj`>  
template < typename T1, typename T2 > *tj(,:!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const >R]M:Wx  
  { V4jMx[   
  return (T1 & )r1; 4@fv%LOQo  
} .%n_{ab1  
} ;  ,==_u  
#<[&Lw  
template <> !0?o3,of-  
class holder < 2 > ^7+;XUyg  
  { fdK E1,;  
public : +_fFRyu>  
template < typename T > #d,)Qe[  
  struct result_1 }~zDcj_  
  { )/ 'WboL  
  typedef T & result; td7(444]  
} ; %z@ Z^Jv  
template < typename T1, typename T2 > b3-j2`#  
  struct result_2 +7w5m  
  { rZdOU?U  
  typedef T2 & result; Lp:VU-S  
} ; xS_;p9{E  
template < typename T > ' F.^ 8/>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;=0mL,  
  { W;I{4ed6  
  return (T & )r; F_:zR,P%#  
} X,VI5$  
template < typename T1, typename T2 > nm#23@uZ4K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WRu(F54Sk  
  { bgBvzV&'8  
  return (T2 & )r2; QD!NV*  
} 5@>hjXi"Y  
} ; ?[ )}N _o#  
8d5#vm  
d)-ZL*o  
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> >。 E{ c+`>CY  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z[J=WI  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: id9QfJ9t  
G3TS?u8Q  
return l(i, j) = r(i, j); dT'}:2  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) G@ ot^n3  
JR]elRR  
  return ( int & )i; 0=HB!{ @  
  return ( int & )j; &j:prc[W  
最后执行i = j; 'e]>lRZ  
可见,参数被正确的选择了。 8[J%TWq%9  
]dGH i \  
`Z,WKus  
(Z$7;OAI  
]2f-oz*hU  
八. 中期总结 g^A^@~M  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: wnd #J `  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 @>46.V{P}B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6w &<j&V  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Hb*Z_s  
+3. 9)w  
`&c[ s%0  
:a)RMp+^0  
W'@G5e  
H.l0kBeG  
九. 简化 Q +l{> sL  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 (v?@evQ  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 E va&/o?P|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: wry`2_c  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。  m,+PYq  
  +-*/&|^等 9J7yR}2-F  
2. 返回引用。 5(CInl  
  =,各种复合赋值等 YG0/e#5  
3. 返回固定类型。 F>{bVPh VA  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Xxh^4vKjX  
4. 原样返回。 c`3`}&g#  
  operator, C0w_pu  
5. 返回解引用的类型。 Ux',ma1JK  
  operator*(单目) ( ww4(  
6. 返回地址。 =t_+ajY%  
  operator&(单目) A94:(z;{  
7. 下表访问返回类型。 x/{-U05  
  operator[] c$[2tZ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 5: gpynE|  
  operator<<和operator>> 2&S^\kf  
~`e!$=  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ' u<IS/w  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: }Jh.+k|_  
6,LE_ -G5  
template < typename Left > XixjdBFP  
struct value_return am/}V%^  
  { .a2R2~35  
template < typename T > (^B1Kt!<  
  struct result_1 prS%lg>  
  { /Hk})o_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; Y{j~;G@Wl  
} ; z@IG"D  
g5 *E\T%8  
template < typename T1, typename T2 > dY$nw  
  struct result_2 HkRvcX 5  
  { 5,XEN$^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ("=q-6$G  
} ; FDuA5At  
} ; ][Tw^r&  
{nSgiqd"28  
Bkq4V$D_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait oNXYBeu+  
Iw[zN[oz  
下面我们来剥离functor中的operator() 9-j-nx @)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0aR.ct%  
.6[8$8c  
return l(t) op r(t) .sit5BX  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) nl2Lqu1  
return op l(t) t5l<Lm)  
return op l(t1, t2) 5);"()g32  
return l(t) op IW n G@!  
return l(t1, t2) op iDDq<a.A  
return l(t)[r(t)] >j]Gz-wC  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] tC1'IE-h  
4 w*m]D{  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: }L Q%%  
单目: return f(l(t), r(t)); mgjcA5z  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gF9GU5T:  
双目: return f(l(t)); @+~URIG)  
return f(l(t1, t2)); [%LGiCU]  
下面就是f的实现,以operator/为例 `@\FpV[|P  
?-&k?I  
struct meta_divide ?7CdJgJp  
  { Ye|gW=FUR  
template < typename T1, typename T2 > 0?FJ ~pu  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G@D8 [  
  { (oiQ5s^f  
  return t1 / t2; '#A_KHD  
} /C`AA/@  
} ; ByoI+n* U  
-[>J"l  
这个工作可以让宏来做: se3EI1e  
ec^{ez@`  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ y<IHZq`C3  
template < typename T1, typename T2 > \ L6qK3xa}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; s!gVY!0  
以后可以直接用 F_@` <d!  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %eHr^j~w$  
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 LmsPS.It  
(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。。。) Qj /H$  
}<2|6 {  
v^/<2/E"?4  
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 4Z{R36 {  
b[&ri:AC  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > , =*^XlO=c  
class unary_op : public Rettype \A!I ln  
  { NmpNme  
    Left l; WB (?6"  
public : "<^ Vp-7r  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Y._ACQG3  
'YN:cr,V  
template < typename T > fUq}dAs*K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RigS1A\2l  
      { h+q#|N  
      return FuncType::execute(l(t)); ^|U5@u_  
    } c-7Zk!LfD  
&2y9J2aA  
    template < typename T1, typename T2 > OI/]Y7D[Oq  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const IO?a.L:6U  
      { ,{"K^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Lo[;{A$u  
    } qoph#\  
} ; fk2Uxg=[  
Bd>ATc+580  
RAEN  &M  
同样还可以申明一个binary_op &QH mo*  
TgRG6?#^l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Ak`?,*L M  
class binary_op : public Rettype \8{Tj54NA  
  { SzG %%CXH_  
    Left l; (7~vOWs:[  
Right r; rP6k}  
public : l~f9F`~'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} rw@N=`4P  
jt @2S  
template < typename T > ,pZz`B#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^^xzaF  
      { oe9S$C;$'  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); =AHV{V~  
    } E}36  
|~Awm"  
    template < typename T1, typename T2 > oqK: 5|  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ``Um$i~e%  
      { Ex}TDmTu  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H 0Sm4  
    } b?9'-hK<  
} ; (d <pxx  
-%VFC^'5  
ZkMHy1  
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 (Zy=e?E,  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 hL;??h,!_  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 1mEW]z  
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。 O1]XoUH<  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 9 771D  
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。。。 uxq#q1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 M 8mNeh  
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) Z\?!& &  
下面是修改过的unary_op ryd}-_LL  
`AdHyE  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ybB<AkYc  
class unary_op d?CU+=A&|  
  { DEv,!8  
Left l; }u5J<*:bZ  
  7w0=i Z>K  
public : ,.gI'YPQC  
4x/u$Ixzh=  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} H/G;hk  
3bugVJ9 3  
template < typename T > )4+uM'2%  
  struct result_1 ."q8 YaW  
  { O_SM!!,  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 6& 9q6IIy  
} ; ?N%5c%oF  
mvtuV`  
template < typename T1, typename T2 > } 4>#s$.2  
  struct result_2  Z\$!:  
  { 61TL]S8  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S7hfwu&7F  
} ; ! }awlv;  
h/l?,7KHI  
template < typename T1, typename T2 > dp1t]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W?@+LQa??  
  { YGq-AB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); tkix@Q!;\  
} _..5G7%#%  
KEr?&e  
template < typename T > k .F(*kh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IZ_ B $mo  
  { 9l7 youZ]  
  return OpClass::execute(lt(t)); Q[Tbdc%1EG  
} lzZ=!dG  
gE!`9#..  
} ; t`4o&vsj=  
Qc:Sf46O  
a@gm r%C  
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 7.v{=UP  
好啦,现在才真正完美了。 y|D-W>0cX3  
现在在picker里面就可以这么添加了: `VOLw*Ci  
]JHY(H2|  
template < typename Right > "  6  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 'seuO!5  
  { -(.\> F  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); -_Iuvw  
} iw EHEi%  
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。 YpbJoHiSH  
`JG7Pl/ih  
yz=6 V%  
$%J $  
Vg"Ze[dA  
十. bind V P4ToYc  
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。 i>rsq[l  
先来分析一下一段例子 ; >>/}Jw\  
9\NP)Vm$^  
a<V* )  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3qH`zYgh  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 3_k3U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 N_8L8ds5  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 [$GQ]Y  
我们来写个简单的。 ?B,B<@='%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: s}Sxl0  
对于函数对象类的版本: x1*@PiO,.  
Z{.L_ ]$ I  
template < typename Func > \U'TL_Ql  
struct functor_trait 5'O.l$)y  
  { u&Dd9kMz  
typedef typename Func::result_type result_type; iJK rNRj  
} ; 4K*DEVS  
对于无参数函数的版本: ]z/  
'Xzi$}E D  
template < typename Ret > ?GGh )";y  
struct functor_trait < Ret ( * )() > nnO@$T  
  { g|l|)T.s  
typedef Ret result_type; +^.Q%b0Xx  
} ; ! J@pox-t  
对于单参数函数的版本: `<l|XPv  
,TxZ:f`"  
template < typename Ret, typename V1 > uv dx>5]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > A&fh0E (t  
  { ^l/$ 13=  
typedef Ret result_type; } u7&SU  
} ; q&wXs/$a  
对于双参数函数的版本: \it<]BN  
,o j\=2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > u~d&<_Z  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DK;/eZe  
  { 0CO6-&F9n  
typedef Ret result_type; TS<uBX  
} ; '}wYSG-  
等等。。。 ?`O Dt]s  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy YPq`su7m9  
zuZlP  
template < typename Func > $$G^#t1=XZ  
struct func_return H}c, P('  
  { P%Ux-0&  
template < typename T > *8CE0;p'k  
  struct result_1 Q,`Y  
  { 6.'+y1yS)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; |]H2a;vUJR  
} ; Wh> Y_ k  
9qQFIw~S  
template < typename T1, typename T2 > Cx/duod p  
  struct result_2 DP_ bB(  
  { N6<23kYM  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; way-Q7  
} ; X_eV<]zA+  
} ; bqg\V8h  
{#y HL  
]H|1q uT  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 E|.D  
| Y1<P^  
template < typename Func, typename aPicker > ;3_Q7;y  
class binder_1 <!|2Ru  
  { GS3ydN<v  
Func fn; 2WOdTM{u  
aPicker pk; 7iKbd  
public : rbP3&L  
yx}Z:t  
template < typename T > _n{6/  
  struct result_1 Cst> 'g-yB  
  { /(nA)V( :  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type;  U\~[  
} ;  OkO"t  
Z{n7z$s*  
template < typename T1, typename T2 > i9M6%R1m}E  
  struct result_2 m%E7V{t  
  { ,O(XNA(C  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; U%45qCU  
} ; 8`qw1dF  
%GS)9{T&  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Urx gKTry  
&/, BFx"  
template < typename T > cY>;(x@  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const MOmp{@  
  { aTs_5q  
  return fn(pk(t)); ^HL#)fK2I  
} XfsCu>  
template < typename T1, typename T2 > I|O~F e.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N]yk<55  
  { n5]<|>U vx  
  return fn(pk(t1, t2)); LZ ID|-  
} 3G8uXB_`}  
} ; 6]gs{zG  
`u-VGd\  
J= |[G'  
一目了然不是么?  "rjJ"u 1  
最后实现bind m9xu$z| e  
}}(~'  
\^-3)*r  
template < typename Func, typename aPicker > ?\#4`9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) bt&vik _  
  { Hab9~v ]  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); O.K8$  
} vPwDV_zk  
<qRw! 'S^  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `g :<$3}  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 u%[*;@;9+  
jv|IV  
十一. phoenix !Xj m h$F  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rjR  
{Ue6DK %  
for_each(v.begin(), v.end(), "msg./iC  
( >LU*F|F]B  
do_ [bOy, ^@4  
[ >PGm}s_  
  cout << _1 <<   " , " kh,M'XbTo  
] w6 "LHy[  
.while_( -- _1), W'0wTZG  
cout << var( " \n " ) t583Q/1@  
) ! 6 $>|  
); [7s5Vt|  
'b^:"\t'Rh  
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: t=e0z^2i+  
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 2iG(v._x  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 D@JHi'F  
那么我们就照着这个思路来实现吧: -owfuS?i=  
#i ]@"R  
}> 1h+O  
template < typename Cond, typename Actor > ev guw*u  
class do_while yauP j&^R  
  { d,)F #;^5  
Cond cd; Nm081ic2<  
Actor act; gaCGU<L  
public : ckP3[@Su {  
template < typename T > ca-n:1  
  struct result_1 u('OHPqq  
  { 0'~b<>G%  
  typedef int result_type; bA^a@ lv a  
} ; fVN}7PH7+  
$cy:G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /pge7P  
,/ig8~u'c  
template < typename T > AeJM[fCMa  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f%}+.e D  
  { jN<]yhqf  
  do QNtr=  
    { .BUl$RW|  
  act(t); ?rK%;GTo  
  } =J'?>-B  
  while (cd(t)); p.\KmEx  
  return   0 ; Q:Ms D.  
} .6;B3  
} ; GB+d0 S4  
&T|-K\*  
/&|pXBY$;  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Yptsq@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。 LK%B6-;~-  
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。 =Ffq =<  
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。 G_<[sMC8  
下面就是产生这个functor的类: ~^C7(g )  
Kk(ucO  
cU6#^PFu  
template < typename Actor > E0h p%:  
class do_while_actor s*X\%!l9  
  { Iw:("A&~  
Actor act; v}Nx*%  
public : $^XPk#$m  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} $P@cS1sB  
'_<`dzz  
template < typename Cond > 3"hR:'ts  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; .#eXNyCe  
} ; hpyre B  
S p )}  
"$'~=' [  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 R _Y&Y-  
最后,是那个do_ 5q#|sVT7R  
yk)j;i4@  
4a|Fx  
class do_while_invoker '9dtIW6E  
  { [-gKkOT8E  
public : !U!E_D.O  
template < typename Actor > 2"'8x?.V  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Cr%r<*s  
  { _Xv/S_yW  
  return do_while_actor < Actor > (act); >PVi 3S  
} M(E_5@?3  
} do_; *Kkw,qp/  
'nS3o.}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6V?RES;X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 4<K`yU]"  
最后来说说怎么处理break和continue *4:/<wI!  
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。 xwxjj  
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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