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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Mc /= Fs  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。  7;$[s6$  
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, OTD<3Q q  
Eu`K2_b  
Q(/F7 "m  
 [1g   
  class filler O ~D]C  
  { k]~|!`  
public : Q&8epO|J  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} :aWC6"ik-W  
} ; b{a\j%  
>N-l2?rE  
a 3C\?5  
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: Lv7$@|"H9  
tG*HUN?*  
{C5-M!D{<  
(\H^ KEy  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); e|eWV{Dsz  
#r'S@:[  
hGb SN_F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 s7s@!~  
e,Sxu[2  
U?A3>  
2 sK\.yS  
二. 战前分析 AYv7- !Yk  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 epG!V#I  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 +k\cmDcb  
#PQhgli  
PE<(eIr  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jPEOp#C  
  /* --------------------------------------------- */ S^_F0</U,  
vector < int *> vp( 10 ); 1ZO/R%[  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {!xDJnF;  
/* --------------------------------------------- */ iyP0;$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /A93mY[  
/* --------------------------------------------- */ 2q ~y\fe  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); \CrWKBL  
  /* --------------------------------------------- */ t)hi j&wzu  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); >r.W \  
/* --------------------------------------------- */ Yz ? 8n  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); "=!sZO?3  
m.ejGm?  
WB3YN+Xl3  
(lt{$0   
看了之后,我们可以思考一些问题: 0,j!*  
1._1, _2是什么? r>g5_"FL  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 .~fov8  
2._1 = 1是在做什么? tgC)vZ&a  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 MY l9 &8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 JzmX~|=Xi  
b{}ao  
B:#9   
三. 动工 }-~LXL%!3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Zty9O8g  
d0 ;<Cw~Tl  
a LJ d1Q  
6/.cS4  
template < typename T > \ {;3'<  
class assignment .qs5xGg#9  
  { ,&G !9}EC  
T value; _ qU-@Y$  
public : WkDXWv\{,{  
assignment( const T & v) : value(v) {} i9D<jkc  
template < typename T2 > Wv]ODEd  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } '3fN2[(  
} ; czT]XF  
-l ?\hmDl  
@4=Az1W*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6 tl#AJ-  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {_UOS8j7  
Yb4%W-5  
`o?PLE;)p  
fndbGbl8p  
  class holder a(lmm@;V<  
  { vsJM[$RF  
public : 8wMwS6s:  
template < typename T > !vq|*8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const >1$Vh=\OI  
  {  ^w_\D?  
  return assignment < T > (t); EkoT U#w5  
} avW33owb@  
} ; iw{^nSD  
!V-(K_\t  
otlv ;3263  
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: hG >kx8h  
[DvQk?,t  
  static holder _1; m]Mm (7v(  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 "-S@R=bi  
>65\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^O,r8K{1n  
而不用手动写一个函数对象。 9# #(B  
&Qq|  
U#|6n ,  
ZqX p f  
四. 问题分析 (XEJd4r  
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。 ]I\9S{?  
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。 Uh+6fE]p  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 a3L-q>h  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 3sp-0tUE  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 B_* Ayk  
3~?m?vj|Y  
五. 问题1:一致性 ?hYWxWW  
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?| J3$@: S'  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 tGF3Hw^mS  
V=<AI.Z:w  
struct holder g]E3+:5dk  
  {  F |aLF{  
  // 9 dK`  
  template < typename T > ^Hz1z_[X@  
T &   operator ()( const T & r) const /7x1Z*Hg  
  { vsJDVJ +=  
  return (T & )r; <`WcI`IA b  
} d>V#?1$h  
} ; F?t;bV  
}b]eiPWN  
这样的话assignment也必须相应改动: T3@34}*  
hD{ `j  
template < typename Left, typename Right > ZEso2|   
class assignment Hwcmt!y  
  { Dt(xj}[tC  
Left l; M0$E_*  
Right r; je%D&ci$  
public : b@O{eQB  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} )y{:Uc\4!  
template < typename T2 > tG~[E,/`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } #Hy\l J  
} ; 6 [?5hmc"w  
MaPI<kYQv  
同时,holder的operator=也需要改动: -A zOujSS  
d4p6.3  
template < typename T > v-wZHkdd1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const GJ F &id  
  { 6"; ITU^v  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); mF4y0r0  
} @9R78Zra  
)S;3WnQ)  
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。 'V &Tlw|  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 /f drf  
zO@>)@~  
return l(rhs) = r; RT${7=  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 ~/XDA:nfL:  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: XlnSh<e  
v]Aop<KLX  
template < typename Tp > lB.n5G  
class constant_t RhC|x,E  
  {  tq?a3  
  const Tp t; 7C R6ew~  
public : J57; X=M  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ?a)Fm8Y  
template < typename T > 0Ua=&;/2  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const }9&dY!h +  
  { nxNHf3   
  return t; 1}Y3|QxF  
} %NM={X|'  
} ; ci/qm\JI<<  
D$@2H>.-  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 3_`)QYU'  
下面就可以修改holder的operator=了 \0vs93>?  
jAU&h@  
template < typename T > N9*:]a  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const uP(t+}dQ+3  
  { \>G}DGz  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t#3 _M=L  
} `5!AHQ/  
fI1 9p Q  
同时也要修改assignment的operator() $/|vbe,  
g>k?03;  
template < typename T2 > w*&vH/D  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Y B,c=Wx  
现在代码看起来就很一致了。 kW1w;}n$  
@_7rd  
六. 问题2:链式操作 n$v4$_qS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 WA0D#yuJ/  
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。 1vxQ`)a  
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。 Gp+\}<^ 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。 '.M4yif \g  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 43]y]/do  
&FuL {YL  
template < typename T > b%vIaP|]B  
struct result_1 Sc/$ 2gSG  
  { *")*w> R  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; A=IpP}7J  
} ; *C<;yPVc  
>oO]S]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: >\w]i*%  
vB}c6A4'U  
template < typename T > EW1,&H  
struct   ref GdY@$&z{i  
  { v/=\(  
typedef T & reference; ^9 ]iUx  
} ; U^7bj  
template < typename T > >]_^iD]*t  
struct   ref < T &> :0QDV~bs  
  { T\g+w\N  
typedef T & reference; 'nBP%  
} ; 3u&,3:  
GC'e  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |xg_z&dX  
=5Nh}o(l?  
template < typename T > Pq8oK'z -  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const z;F HZb9t,  
  { ,B_c  
  return l(t) = r(t); N-_APWA  
} K&Bbjb_|  
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。 Em^~OM3U$q  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 P/.<sr=2  
5bAdF'~  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 &$ "J\v m  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^X}r ^  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  mC$y*G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 y_w  <3  
最后的布局是: q6w)zTpJGJ  
                Add ~J&-~<%P}  
              /   \ ;{L[1OP%e  
            Divide   5 `:*2TLxIk  
            /   \ 4(LLRzzW  
          _1     3 h`dQ OH#  
似乎一切都解决了?不。  BgQ/$,  
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。 J?yasjjgP  
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。 M<d!j I9)  
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: 0<a|=kZ  
2l+L96  
template < typename Right > d}':7Np  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const MP)Prl>  
Right & rt) const ()bQmNqmO=  
  { u~ipB*Zf  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); aHmg!s}&  
} $ P 5K   
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  Pd\4hy  
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。 Fa[^D~$l*  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 <kPNe>-f  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 ZTV)D  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 t!*[nfR  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? 1n[)({OQ  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: Mms|jF oQ  
vxTn  
template < class Action > -0#"<!N  
class picker : public Action z!O;s ep?/  
  { 6V%}2YE?X  
public : rKUtTj  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 'jfE?ngt  
  // all the operator overloaded z k/`Uz  
} ; 6PYt>r&TO  
W"\}##  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 6j XDLI  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: 'z AvQm  
=eUKpYI  
template < typename Right > GdI,&| /  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ye9GBAj /  
  { {?0'(D7.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %UrNPk  
} I`X!M!dB)  
b4-gNF]Yt  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > gac31,gH  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 6qFzo1LO  
uX3yq<lK"  
template < typename T >   struct picker_maker vJ}WNvncVF  
  { cZ|*Zpk  
typedef picker < constant_t < T >   > result; RQ =$, i`  
} ; zKGZg>q  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > )'T].kWW  
  { 7PMz6  
typedef picker < T > result; } &+]UGv  
} ; &)tiO>B^6  
G=|?aK{p  
下面总的结构就有了: 1F,U^O  
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。 Ig}hap]G  
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。 5=I({=/>  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e'A_4;~@s  
至此链式操作完美实现。 Os'E7;:1h  
//BJaWq  
x-k-Pd  
七. 问题3 h~\k;ca  
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。 hdx_Tduue  
9 d a=q  
template < typename T1, typename T2 > (WC =om  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m(U.BXo  
  { tj~r>SRb+  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A;Y~Hu4KPZ  
} 0*b8?e  
,HTwEq>-G  
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: kD)31P  
mMwV5\(  
template < typename T1, typename T2 > pI-Qq%Nwt  
struct result_2 x5uz$g  
  { X^N6s"2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; W ,6q1  
} ; iv_3R}IbX  
"h_f- vP  
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? f&4+-w.:V|  
这个差事就留给了holder自己。 y EfAa6  
    @y7KP$t  
e:nByzdH0[  
template < int Order > 'Xwv,  
class holder; S/)),~`4  
template <> H 4 ELIF#@  
class holder < 1 > #1E4 R}B  
  { yKl^-%Uq<  
public : H!]&"V77  
template < typename T > *sU,waX  
  struct result_1 >;,23X  
  { \99'#]\_/E  
  typedef T & result; !7I07~&1  
} ; "[~yu* S  
template < typename T1, typename T2 > 4AJT)I.  
  struct result_2 %<nGm\  
  { aUZ?Ue9l>2  
  typedef T1 & result; a5/, O4Q  
} ; )jgz(\KZ  
template < typename T > }Y.YJXum  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const T90O.]S  
  { WUie `p  
  return (T & )r; DCiU?u~  
} Zqm%qm:  
template < typename T1, typename T2 > X5/j8=G H`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const y4jiOhF<d  
  { 0vfMJzk  
  return (T1 & )r1; j[gqS%  
} 9`/e= RL  
} ; gPB=Z!  
,= ApnNUgX  
template <> S;#:~?dU  
class holder < 2 > a%m )8N;C  
  { 5*Zz_ .  
public : ^2$b8]q  
template < typename T > YU-wE';H6  
  struct result_1 Tx K v!-1  
  { \A\  
  typedef T & result; oCOv 6(  
} ; 5 l8F.LtO\  
template < typename T1, typename T2 > yJC: bD1xi  
  struct result_2 /c=8$y\%@  
  { s3JzYDpy  
  typedef T2 & result; ZrEou}z(*  
} ; 153*b^iDBh  
template < typename T > 18%$Z$K,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const A,EG0yb  
  { 8Gy]nD  
  return (T & )r; 2EpQ(G J  
} vzI>:Bf  
template < typename T1, typename T2 > i=n;rT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const liPrxuP`  
  { L@[}sMdq(  
  return (T2 & )r2; V)~b+D  
} Z1q<) O1QX  
} ; !%t@wQ]\hG  
=p[Sd*d  
%IVM1  
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> >。 Xk%eU>d  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: vo }4N[]Sb  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Kn$E{F\  
<`SA >P  
return l(i, j) = r(i, j); P??P"^hU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Vbp@n  
:* |WE29U  
  return ( int & )i; `$1A;wg<  
  return ( int & )j; 1N$OXLu  
最后执行i = j; igTs[q=Ak  
可见,参数被正确的选择了。 ^E \4`  
a] c03$fK  
,/p+#|>C=  
Ou4hAm91s  
,ov$` v  
八. 中期总结 OjffN'a+N  
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: -:_3N2U=+  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 b)Nd}6}<?  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SbUac<  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor sqhIKw@  
63\ CE_p  
j-J/yhWO&  
]lGkZyU hI  
zwQ#Yvd  
U+B{\38  
九. 简化 X=?9-z] QO  
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。 u8?$W%eW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 g; -3  
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: Jb> X$|N'%  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Xbx=h^S  
  +-*/&|^等 mvpcRe <  
2. 返回引用。 w8q 2f-K-  
  =,各种复合赋值等 F# 9^RA)9  
3. 返回固定类型。 ZGh6- /  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ;>ml@@Z  
4. 原样返回。 b (H J|  
  operator, wG s'qL"z  
5. 返回解引用的类型。 GJU(1%-  
  operator*(单目) "\+\,C  
6. 返回地址。 X*7VDt=  
  operator&(单目) ,tZL"  
7. 下表访问返回类型。 EY)?hJS,  
  operator[] n|H8O3@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 'tMD=MH  
  operator<<和operator>> !} x-o`a5  
EFtn !T  
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。 s."N7F  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: cna%;f.  
'HV@i)h0%V  
template < typename Left > aEa.g.SZ  
struct value_return s4f{ziLp  
  { ,V5fvHPH)8  
template < typename T > hd/'>]  
  struct result_1 '.%Omc  
  { EUrIh2.Z  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; ,qB@agjvo<  
} ; e+#k\x   
Ht}?=ZzW  
template < typename T1, typename T2 > Z-}A "n  
  struct result_2 q l5&&e=-  
  { W4P\HM>2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; dqB N_P%  
} ; /9SoVU8  
} ; \AI-x$5R*  
8yOhKEPX  
o+k*ia~Fa  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait =_N $0  
!w/fw Oo  
下面我们来剥离functor中的operator() VS`{k^^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o)b-fAd@$  
S 1~EJa5H  
return l(t) op r(t) <f)T*E^5%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'Zex/:QS  
return op l(t) sc-hO9~k  
return op l(t1, t2) !H)!b#_  
return l(t) op l*CCnqE  
return l(t1, t2) op Z{ 9Io/  
return l(t)[r(t)] ($UUgjv F  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] >^,?0HP  
gCRPaF6  
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: ;2 ?fz@KZ  
单目: return f(l(t), r(t)); u+6L>7t88I  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); D^s#pOZS  
双目: return f(l(t)); &>Z;>6J,  
return f(l(t1, t2)); [\fwnS_1  
下面就是f的实现,以operator/为例 E}0g  
g%ys|  
struct meta_divide ~-sG&u>  
  { e*I92  
template < typename T1, typename T2 > iW9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5TeGdfu @  
  { rkdA4'66w  
  return t1 / t2; QAl4w)F  
} 6N Ogi  
} ; kQ2WdpZ/  
<dXeP/1w`  
这个工作可以让宏来做: (6 }7z+  
:1"k`AG  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ T^$`Z.  
template < typename T1, typename T2 > \ W"t^t|H'~  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; -I*vl  
以后可以直接用 ApggTzh@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) >lJTS t5{  
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 eqOT@~H  
(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。。。) ^e\$g2).  
9R-2\D]  
"8a ?K Q  
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 <wd;W;B  
?} E M,  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -i91nMi]  
class unary_op : public Rettype #Lk~{  
  { 33~8@]b  
    Left l; y G mFi  
public : at\u7>;.^k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {}  Bw+ ?MdS  
:7Uv)@iUk  
template < typename T > fceO|mSz_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const qf@P9M  
      { XW2ZQMos1  
      return FuncType::execute(l(t)); Bk5 ELf8pL  
    } W|sU[dxZ  
(?GW/pLK]  
    template < typename T1, typename T2 > !`W0;0'Zg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c|k(_#\B  
      { Ff =%eg]  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); VKlC`k8L  
    } ]vV)$xMX  
} ; Q$k#q<+0  
B o%Sl  
1TGE>HG  
同样还可以申明一个binary_op w7q6v>  
2r+nr  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > gg#lI|  
class binary_op : public Rettype DH i@ujr  
  { 79o=HiOF99  
    Left l; g"c7$  
Right r; 2BT+[  
public : (_3'nFg  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} wQ9@ l  
LZ&I<ID`-  
template < typename T > udc9KuR@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1#fR=*ZM"  
      { ^LXsU] R  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 3Tw9Uc\vT  
    } cT&lkS  
'V <ZmJ2  
    template < typename T1, typename T2 > Be^"sC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B*tQ0`  
      { n\BV*AH  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); */@I$*  
    } :hWG:`  
} ; _^ n>kLd$  
*xj2Z,u  
^Q+z^zlC  
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 |942#rM  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 6g#E/{kQw  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) zF? 6"  
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。 iO18FfM_  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -r~9'aEs  
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>Z_c2  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 eIf-7S]m  
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) &%(SkL_]  
下面是修改过的unary_op *%atE  
SD@ 0X[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 7*WO9R/  
class unary_op 7:JGrO  
  { b+f '  
Left l; q& KNK  
  1 >2 /1>  
public : S&'s/jB  
^'+#BPo9@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} %@ q2  
1g$xKe~]4  
template < typename T > u{D]Kc?n  
  struct result_1 $DnR[V}rR!  
  { nT}i&t!q8@  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q{miI N  
} ; \.P#QVuQ  
P"@^BQ4  
template < typename T1, typename T2 > TXs&*\  
  struct result_2 rH\oFCzC  
  { R'atg 9  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f^IB:e#j;  
} ; Q+_z*  
j|p=JrCJ  
template < typename T1, typename T2 > W,!7_nl"u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Y OvhMi  
  { :eevc7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); L i 9$N"2  
} 43rV> W,  
R-mn8N&  
template < typename T > -0NkAQrg  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3e\IRF xzb  
  { @ @(O##(7  
  return OpClass::execute(lt(t)); 66_=bd(9  
} + kF%>F]  
z  61Fq  
} ; K;w]sN+I  
<R_)[{ 7  
`ah"Q;d$  
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 Q;nC #cg  
好啦,现在才真正完美了。 A.$P1zwC  
现在在picker里面就可以这么添加了: :}gEt?TUhs  
3m$Qd#|  
template < typename Right > 'coY`B; 8  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const :<5jlpV(  
  { C!6D /S  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); lWP]}Uy=5~  
} MvaX>n !o  
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。 ={o)82LV  
I"KosSs  
2{oQ  
(eHTXk*V`  
B9c gVTLj  
十. bind -q? ,  
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。 H"?Ndl:  
先来分析一下一段例子 }` <D KO/  
h$%h w+"4  
?_T[]I'  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 8-@H zS%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 @V^5_K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Gj[5e w?@  
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。 @_ UI;*V  
我们来写个简单的。 HJlxpX$_  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现:  um2}XI  
对于函数对象类的版本: {V8uk $  
)/2TU]//  
template < typename Func > i4M%{]G3Y  
struct functor_trait )Z\Zw~L  
  { PM&NY8|Zy  
typedef typename Func::result_type result_type; Zv8_<>e  
} ; ]AN%#1++U  
对于无参数函数的版本: tOo\s&j  
Q6N?cQtOT  
template < typename Ret > z&jASL  
struct functor_trait < Ret ( * )() > k(@W z>aCv  
  { ,&Vir)S  
typedef Ret result_type; 7)FYAk$@  
} ; 'rVB2 `z-  
对于单参数函数的版本: x<.(fRv   
us.IdG  
template < typename Ret, typename V1 > pkTVQdtRG  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > {j4&'=C:  
  { n_wF_K\h  
typedef Ret result_type; e-VGJxR  
} ; d\8j!F^=  
对于双参数函数的版本: b%0@nu4  
]]y,FQ,r  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  2 av=W  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > MIN}5kc<  
  { u_FN'p=.  
typedef Ret result_type; /fU -0a8  
} ; $)KNpdXh  
等等。。。 rMw$T=Oi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b~<:k\EE  
~3%aEj  
template < typename Func > 46B'Ec  
struct func_return . K_Jg$3  
  { tGSX TF}G  
template < typename T > ,-DU)&dF  
  struct result_1 $FZcvo3@*S  
  { p1T0FBV L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Fzn !  
} ; 7I;0 %sVQ{  
9hJ a K  
template < typename T1, typename T2 > i<q_d7-W'  
  struct result_2 7g%\+%F I  
  { y'z9Ya  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8m#y>`  
} ; ?30pNF|  
} ; _SH~.Mt_!  
P0k.\8qz  
>X5RRSo  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @4Q /J$  
_ D"S  
template < typename Func, typename aPicker > 9%m^^OOf  
class binder_1 }Nma %6PfV  
  { EoS6t  
Func fn; g!)*CP#;  
aPicker pk; 5,\|XQA5!  
public : PWO5R]  
Q9Go}}n  
template < typename T > m6Qm }""  
  struct result_1 Z|A+\#'  
  { M<Y{Cs  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; p<y \ ^a  
} ;  RcZ&/MY  
vYq"W%  
template < typename T1, typename T2 > kovJ9  
  struct result_2 .&h|r>*|J  
  { E `V?Io  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; >4Qj+ou  
} ; \VypkbE+  
$yUPua/-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cE?p~fq<  
r[#*..Y  
template < typename T > L(C0236r  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GC(QV}9z"  
  {  sHOBT,B  
  return fn(pk(t)); "s@q(J  
} ;{0%Vp{  
template < typename T1, typename T2 > 8?w#=@s  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~3|)[R=+p1  
  { N{6-a  
  return fn(pk(t1, t2)); 9"}5jq4*  
} o :j'd  
} ; >D_)z/v?"  
$2a_!/  
6zGeGW  
一目了然不是么? 14(ct  
最后实现bind hE'>8{  
x Vw1  
]@CXUa,>a  
template < typename Func, typename aPicker > |;"(C# B  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?uW} XAi  
  { Cn_r?1{W  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); Oe;1f#` 5  
} J?1Eh14KZ  
lbh7`xCR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /XdLdA!v  
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。 &3itBQF  
zKh<zj  
十一. phoenix ViUx^e\  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }n +MVJ;dG  
(@bq@0g  
for_each(v.begin(), v.end(), QoMa+QTuc  
( 9Fg:   
do_ ={jj'X9  
[ 5D mSgP:  
  cout << _1 <<   " , " cs4IO O$  
] }|j#C[  
.while_( -- _1), G{zxP%[E  
cout << var( " \n " ) _*xY>?Aq  
) y`cL3 xr4R  
); VmZDU(M  
Gq7\b({=  
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: mt[ #=Yba  
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  gOp81)  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 a;&0u>  
那么我们就照着这个思路来实现吧: TeyFq0j@'  
l vBcEg  
gRZ!=z[&  
template < typename Cond, typename Actor > Dj3,SJ*x  
class do_while 2<d'!cm  
  { nk;+L  
Cond cd; j|b$b,rF\  
Actor act; \)2'+R  
public : Z}3;Ych  
template < typename T > Eks<O  
  struct result_1 =!/T4Oo  
  { $MM[`^~  
  typedef int result_type; N5tFEV'G  
} ; ]jR-<l8I-  
L\"eE'A  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QHtN_Q_F  
uI3oPP> $  
template < typename T > { 3 "jn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i;:}{G<  
  { &7Xsn^opku  
  do ~N )(|N  
    { $-(lp0\*  
  act(t); zv^+8h7k  
  } %2beoH'  
  while (cd(t)); ;x/. 8fA  
  return   0 ; 4%6@MQ[  
} 0;w84>M  
} ; ^C}f|{J  
U?Vik  
-tp3qi  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). T7(d  
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。 "i!W(}x+  
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。 C\ 34R  
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。 6HH:K0j3'  
下面就是产生这个functor的类: u5`b")a  
T ^/\Rr  
qr~zTBT] E  
template < typename Actor > P7 5@Yu(  
class do_while_actor gmOP8.g  
  { Ia:M+20n  
Actor act; CU/Id`"tW  
public : 1`Uu;mz  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} WISK-z  
~SXqhX-`  
template < typename Cond > \8k4v#wH  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; C]3^:b+   
} ; 5{-54mwo  
~b[5}_L=>  
+Edq4QYwR  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [5GzY`/m  
最后,是那个do_ m5W':vM  
rgEN~e'  
wid  
class do_while_invoker }G"bD8+  
  { a24(9(yh  
public : Seq ^o=  
template < typename Actor > mw83pU6  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6hHMxS^o  
  { e_FoNT  
  return do_while_actor < Actor > (act); Z/OERO   
} ]hbrzv o  
} do_; "rpP  
|"}rC >+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? <V|\yH9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 `b_n\pf ]  
最后来说说怎么处理break和continue $7p0<<Nck  
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。 6dRvx;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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