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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda `)_dS&_\  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 c"B{/;A  
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, G6$kv2(k`@  
;5659!;  
.N ,3 od@  
AT2nVakL  
  class filler 75XJL;W #  
  { =\H!GT  
public : d^{RQ   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} xe^Gs]fm  
} ; e4>_v('  
.K1FKC$C  
8@MV%MVy$  
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: vH :LQ!2  
zem8G2#c  
"eB$k40-  
uM_wjP  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); @`q:IIgW  
h4 T5+~rw  
lPw%ErG  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u>2 l7PA|  
3h$6t7=C  
< HVl(O  
i3 @)W4{  
二. 战前分析 ~a ]+#D  
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。 x|pg"v&[  
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 _({hc+9p  
Vf] "L .G  
A#EDk U,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); t/VD31  
  /* --------------------------------------------- */ onz?_SAW  
vector < int *> vp( 10 ); sn obT Q  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); `4=^cyt+  
/* --------------------------------------------- */ 1_PoqD!q  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &,{fw@#)_  
/* --------------------------------------------- */ M l Jo`d  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); _`&m\Qe>  
  /* --------------------------------------------- */ 1v.c 6~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Rwz0poG`WG  
/* --------------------------------------------- */ tX_R_]v3  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); $4h5rC g0  
ywGd>@  
J}v}~Cv  
\LR~r%(rM  
看了之后,我们可以思考一些问题: &"&Z #llb  
1._1, _2是什么? QdF5Cwf4  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 Q(wx nm  
2._1 = 1是在做什么? a&/#X9/  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 TaKLzd2  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 PgtJ3oq [}  
<m)$K  
D$ dfNiCH  
三. 动工 Xg|B \ \  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: J:CXW%\ <q  
K1 EynU I  
I>]oS(GNT  
lr>oYS0  
template < typename T > 5m\<U`  
class assignment 8']M^|1  
  { e7Xeo+/  
T value; 6#7Lm) g8  
public : m$}R%  
assignment( const T & v) : value(v) {} KL1/^1  
template < typename T2 > \^L`7cBL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8 OY3A  
} ; ]zE;Tw.S  
[^Os kJ4  
*W,]>v0%T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 .}t~'*D  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]O+Ma}dxz:  
uki#/GzaO  
+ga k#M"n\  
HHDl8lo  
  class holder DFZkh^PFd  
  { I`-8Air5f  
public : 5na~@-9p  
template < typename T > Uc7mOa}4  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const S?1AFI9{   
  { xST8|H  
  return assignment < T > (t); 5D\f8L  
} ?pr9f5  
} ; IUE~_7  
j9eTCJqB  
-+(jq>t  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: [#-b8Cu  
ALrw\qV  
  static holder _1; }\tdcTMgS  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 v- T$:cL  
CR8/Ke  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); $?Yry. 2  
而不用手动写一个函数对象。 `eE&5.   
bLlKe50  
i6dHrx]:,  
>80;8\  
四. 问题分析 xHL( !P F  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 = s>T;|  
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。 wQqb`l7+  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 $7O}S.x  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 t[ubn+  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 QS%%^+E2  
nygbt<;?  
五. 问题1:一致性 K&vF0*gN3  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| `NCwK6/i  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 od IV:(  
d/PiiiFf,  
struct holder U{7w#>V .  
  { ~HTmO;HNf"  
  // xf<at->  
  template < typename T > Bp_$.!Qy  
T &   operator ()( const T & r) const tjIl-IQ  
  { a|%J=k>>  
  return (T & )r; 9>l*lCA  
} `IP/d  
} ; +ln9c  
+]*zlE\N`  
这样的话assignment也必须相应改动: ozmrw\_}[  
UJD 0K]s  
template < typename Left, typename Right > [$qyF|/K`n  
class assignment v25R_""~  
  { 4" Cb/y3  
Left l; "S8uoSF`>  
Right r; N >FKy'.gk  
public : <v)1<*I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} DgUT5t1  
template < typename T2 > RHmgD;7`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } >"|B9Woc  
} ; %SX|o-B~.o  
\n$u)Xj~6^  
同时,holder的operator=也需要改动: h]Wr [v  
4lr(,nPRD  
template < typename T > I KqQ>Z-q~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const H\h3 TdL  
  { $w)!3c4  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); J2::'Hw*s  
} =Q+;=-1  
NG--6\  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 2;z b\d  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 hlV=qfc  
igkYX!0#8O  
return l(rhs) = r; 1Yq?X:  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 8B /\U'  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [BWNRC1  
-wp|RD,}(  
template < typename Tp > Lhl]g^SN  
class constant_t FKIw!m ~  
  { f-bVKHt  
  const Tp t; h}*/Ge]aM  
public : /j4P9y^]=  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 0rOfrTNOz%  
template < typename T > )k\H@Dy%$  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const +1uF !G&l  
  { XlV0*}S  
  return t; U7K,AflK?M  
} m+b):  
} ; mtJ9nC  
'?!zG{x  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~k!j+>yT  
下面就可以修改holder的operator=了 !ipR$ dM  
=:&ly'QB&  
template < typename T > GNgKo]u  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W ?qmp|YD  
  { "Om=N@?  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q@Zn|NR  
} )[PtaPWeT  
v>$'iT~l  
同时也要修改assignment的operator() >hPQRd  
u])b,9&En  
template < typename T2 > W~zbm]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } v9:9E|,U+  
现在代码看起来就很一致了。 le1}0 L  
C69q&S,  
六. 问题2:链式操作 N!ls j \-  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 P#R R9>Q  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 ^Y@\1fX 4e  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 SLkhCR  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 VRI0W`  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct OHeT,@(mh  
[Grxw[(_:  
template < typename T > T+*%?2>q"  
struct result_1 mp=z  
  { !D@ZYK;  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; i&5XF  
} ; { &"CH]r  
spdvZU=}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: qT%FmX  
I$<<(VWH  
template < typename T > ;g@4|Ro  
struct   ref eZSNNgD<:  
  { =osv3>&q  
typedef T & reference; &7`^i.fh)  
} ; YpH&<$x:  
template < typename T > e4!:c^?  
struct   ref < T &> }\%Fi/6Z{  
  { K%a%a6k`  
typedef T & reference; Km(n7Ah"  
} ; $"FQj4%d  
jBgP$g  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @ o3T  
L;*ljZ^c  
template < typename T > gu0j.XS^  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const \9cG36  
  { 6G #}Q/  
  return l(t) = r(t); Jth[DUH8H  
} l5zS  
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。 pimtiQqC  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 AyNI$Q6Z  
z.kvX+7'  
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 o=50>$5jlS  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7s/u(~d)  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 .@(6Y<dN  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 >33=<~#n  
最后的布局是: 8zRP (+&W  
                Add ZZHDp&lh}  
              /   \ )/pU.Z/  
            Divide   5 DVSL [p?_  
            /   \ np8gKV D  
          _1     3 |C!oxhu<  
似乎一切都解决了?不。 ^G4 P y<s  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 .!f$ \1l  
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。 (-ufBYO6  
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: F<qz[,]|-j  
%k;|\%B`  
template < typename Right > *h'=3w:G  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0w)^)  
Right & rt) const l:j4Ft 8  
  { N'^&\@)xiU  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); In18_ bc  
} U.DDaT1  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M%ICdIc'  
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。 6^eV"&+@  
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。 77\] B  
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。 P(+&OoY2  
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。 RloK,bg  
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? n?- })  
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: {so `/EWa  
&Xf^Iu  
template < class Action > 3BtaH#ZY  
class picker : public Action )iYxt:(,  
  { k@/sn (x  
public : fh](K'P#^  
picker( const Action & act) : Action(act) {} p-Kz-+A[  
  // all the operator overloaded / c AUl  
} ; >8k _n  
GBRa.;Kk  
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。 9{ >Ui  
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: .^h#_[dp  
U56G.  
template < typename Right > G LIi6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const gBC@38|6)  
  { ,.OERw  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); (NF~Ck$#q  
} _3TY,l~  
";3zX k[#  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Qa-K$dm%  
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。 sj HrPs e  
_*1`@  
template < typename T >   struct picker_maker L)@?e?9  
  { M<kj_.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; B56L1^ 7  
} ; !,6c ~ w  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > {(r`k;fB  
  { 6)Y.7XR  
typedef picker < T > result; mF,Y?ax  
} ; zi]\<?\X  
&Low/Y'.jJ  
下面总的结构就有了: |}(`kW  
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。 FaDjLo2'o  
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。 mP0yk|  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 m^ tFi7c  
至此链式操作完美实现。 :lf+W  
X voo=  
vgfcCcZ_iZ  
七. 问题3 D-5VC9{  
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。 #a'Ex=%rM  
v(ZYS']d2  
template < typename T1, typename T2 > tjdaaN#,V  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $W!!wN=B  
  { kBD>-5Sn_T  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $5ak_@AC  
} P)Rh=U  
)qo {c1X  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: d@XV:ae  
+n{#V;J  
template < typename T1, typename T2 > gcdlT7F)b-  
struct result_2 _qw?@478  
  { #xX5,r0  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; B0dQ@Hq*  
} ; hc>HQrd  
925|bX6I  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? C71qPb|$R  
这个差事就留给了holder自己。 E4|jOz^j4\  
    w5Ay)lz  
BD_Iz A<wK  
template < int Order > NQ(1   
class holder; GP?M!C,/}k  
template <> DU5c=rxW  
class holder < 1 > [AYOYENp-  
  { IC1NKn<k  
public : %s|}Fz->  
template < typename T > 5=v}W:^v.  
  struct result_1 RS)tO0  
  { '98VYCL  
  typedef T & result; K 1 a\b"  
} ; Jk7|{W\OA  
template < typename T1, typename T2 > -likj# Z  
  struct result_2 Sjv dirr  
  { 1.D,W1s  
  typedef T1 & result; y9q8i(E0  
} ; LBM ^9W  
template < typename T > :.Jf0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +av@$}  
  { U+:m4a  
  return (T & )r; _+K_5IO4  
} pA9+Cr!0Q  
template < typename T1, typename T2 > &7PG.Ff!r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nExU#/*~^  
  { wO'T BP  
  return (T1 & )r1; YG@t5j#b  
} w<Wf?aG  
} ; YG3J$_?y0  
'gC_)rK*  
template <> /fZe WU0W  
class holder < 2 > xTj|dza  
  { =e9>FWf>  
public : v!<gY m&  
template < typename T > ]s'Q_wh_-v  
  struct result_1 yeXx',]a  
  { A mNW0.}  
  typedef T & result; #gRM i)(F  
} ; }uJu>'1[G  
template < typename T1, typename T2 > *5%d XixN  
  struct result_2 =Je[c,&j$?  
  { tnH2sHby  
  typedef T2 & result; `UD/}j@  
} ; /|tJ6T1LrB  
template < typename T > U>]$a71  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _I@9HC 4  
  { Fv~20G (O  
  return (T & )r; <0b)YJb4M  
} c~z82iXNO  
template < typename T1, typename T2 > l`oZ) ?ur  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const )bS yB29S  
  { ~Sj9GxTe  
  return (T2 & )r2; sDPs G5q<  
} |TS>h wkI  
} ; '[AlhBX  
w>pq+og&  
\-h%O jf4  
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> >。 `uOT+B%R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: RL!Oi|8  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 9s\A\$("l  
}>>1<P<8-  
return l(i, j) = r(i, j); 'u*D A|HC  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,:%CB"J  
[pbo4e,4O  
  return ( int & )i; PVe xa|aaX  
  return ( int & )j; @.$|w>>T  
最后执行i = j; 1eS&&J5  
可见,参数被正确的选择了。 IpYM;tYw&  
pMw*9s X  
IwQ"eUnK  
4!Fo$9  
NjVYLn<.r  
八. 中期总结 _K]_ @Ivh  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 7j@Hs[ *  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t| g4m[kr  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 f(/lLgI(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6 Q%jA7  
8I lunJ  
Gr*r=s  
6wBx;y |  
QoI3>Oj=  
W0dSsjNio  
九. 简化 zZL6z4g  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 uaT!(Y6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q_"]+i]s@  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ck: T,F{}  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 *=8JIs A>!  
  +-*/&|^等 n6wV.?8  
2. 返回引用。 ;&9)I8Us  
  =,各种复合赋值等 "|EM;o  
3. 返回固定类型。 ]D?"aX'q>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ")SFi^]  
4. 原样返回。 VJeu 8ZJ.  
  operator, |,S+@"0#  
5. 返回解引用的类型。 a!a-b~#cx  
  operator*(单目) T -.%  
6. 返回地址。 /Lfm&;  
  operator&(单目) kjIAep0rT  
7. 下表访问返回类型。 2^r <{0@n  
  operator[] 6</xL9#/  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 zBCtd1Xrni  
  operator<<和operator>> A 9( x  
3x`|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 * aN  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,k24w7K%d  
V3&RJ k=b  
template < typename Left > L uq#9(P  
struct value_return Ur9?Td'*>  
  { D9<!mH  
template < typename T > N4v~;;@(  
  struct result_1 NSxoF3  
  { PRx8I .  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; H=<S 9M  
} ; ND'E8Ke pq  
Njxv4cc  
template < typename T1, typename T2 > t)~"4]{*}D  
  struct result_2 @@R7p  
  { tI`Q/a5@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; BBaQ}{F8>2  
} ; APvDP?  
} ; W<bGDh  
@P#N2:jwj  
w^Sz#_2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait CNih6R  
U_Vs.M.p  
下面我们来剥离functor中的operator() `tB gH_$M  
首先operator里面的代码全是下面的形式: y^;#&k!  
x.]i }mt  
return l(t) op r(t) Q 8T]\6)m  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) V\>K]mwD  
return op l(t) (SWYOMo"  
return op l(t1, t2) x6BuF_.   
return l(t) op YJ^] u}  
return l(t1, t2) op zZ7;jyD  
return l(t)[r(t)] b+%f+zz*h  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 3_ r*y9l  
Hkk/xNP  
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: ?Y$JWEPJ  
单目: return f(l(t), r(t)); ?iw!OoZ`  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); o m^0}$V  
双目: return f(l(t)); A#K14Ayr  
return f(l(t1, t2)); VQ(jpns5  
下面就是f的实现,以operator/为例 gT3_RUF  
};mA^xO]j  
struct meta_divide p#&h=,W}  
  { )mg:_K  
template < typename T1, typename T2 > 69PE9zz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) |ax3sAg  
  { sGi"rg#  
  return t1 / t2; S ^"y4- 2  
} )SaGH3~*C  
} ; ?ME6+Z\  
{ME2ImD  
这个工作可以让宏来做: oL!EYbFD'Z  
5-|:^hU9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Cl5uS%g  
template < typename T1, typename T2 > \ |WQBDB`W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; $ZUdT  
以后可以直接用 1 8|m)(W  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1)  '<jyw   
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 u#Pa7_zBj]  
(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。。。) sr r :!5  
|v`AA?@{8  
} K7#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 GD&uQ`Y5  
.!Qki@  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (iBNZ7sJ  
class unary_op : public Rettype aEFJ;n7m  
  { 68NYIyTW9  
    Left l; |EIng0a  
public : 9/{(%XwX  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~,d,#)VE2q  
"LHcB]^<  
template < typename T > s28`OKC}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const XR8,Vt)=  
      { TcyNIx  
      return FuncType::execute(l(t)); :iK(JE`   
    } J; 3{3  
i)o2klIkB  
    template < typename T1, typename T2 > c%^7!FSg  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T%x}Y#U'`  
      { |Z|-q"Rf  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |+"<wEKI  
    } T]R|qlZ  
} ; 5/q}`T9i%7  
G|[=/>~B  
>] qc-{>&  
同样还可以申明一个binary_op &)YQvTzs  
^Xuvy{TkPH  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ) mI05  
class binary_op : public Rettype }Q)#[#e  
  { ~t@cO.c  
    Left l; \6S7T$$ 1m  
Right r; .4_o>D  
public : GSY(  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} QEm|])V  
d)"3K6s|5  
template < typename T > 6~0$Z-);(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z_PNI#h*  
      { bADnW4N`6;  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 8J*"%C$qe  
    } TIx|L  
Eou~P h*t  
    template < typename T1, typename T2 > CWf / H)~  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \(~y?l  
      { v:EB*3n5  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); :Gv1?M  
    } ~fBtQGdX  
} ; W KQ^NEqr3  
=Ee&da^MB  
~ {?_p@&n  
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 n?oW< &  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ]fm'ZY&  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 4]rnY~  
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。 pny11C  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ylUrLQ\  
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。。。 .v]IJfRH*  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7wWFr  
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) F@^~7ZmP`  
下面是修改过的unary_op kHk px52  
 ^le<}  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > [M?}uK ^  
class unary_op zqd@EF6/bz  
  { LU+3{O5y  
Left l; t^VwR=i  
  Bm.afsM;  
public : F^l[GdUosK  
B*qi_{Gp  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Pih tf4i  
!y#"l$"xK  
template < typename T > < 3(LWxw  
  struct result_1 ZjT,pOSyb  
  { []x#iOnC&  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; oYHj~t  
} ; XoXM ^*Vk  
@<<<C?CTv  
template < typename T1, typename T2 > K*\' .~[6  
  struct result_2 d; [C6d  
  { T} `x-  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R FKtr  
} ; w^(<N7B3T  
ml2_ ]3j!  
template < typename T1, typename T2 > :WC2Ax7$2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (As#^q\>B  
  { k[0-CB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); (VS5V31"  
} `id 9j  
mCRt8 rY;  
template < typename T > ;g8R4!J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const so^lb?g  
  { "X2Vrn'  
  return OpClass::execute(lt(t)); w'L\?pI  
} mrTlXXz  
A+HF@Uw}^  
} ; <Q$@r?Mu]  
r[1i*b$  
:WQ^j!9'  
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 ODZ5IO}v  
好啦,现在才真正完美了。 QS0:@.}$E)  
现在在picker里面就可以这么添加了: g"Ljm7  
Gb"r|(!  
template < typename Right > l|xZk4@_uE  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _a_7,bk5  
  { $ oTdfb  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); @*>@AFnf\Z  
} INUG*JC6  
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。 ,_|]Ufr!a  
hp8%.V$f  
nJbtS#`G4  
_4TH4~cY  
qd+h$ "p  
十. bind W>!_|[a  
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。 ekI2icD  
先来分析一下一段例子 A2^\q>_#  
jATI&oX  
cbeLu'DWB.  
int foo( int x, int y) { return x - y;} #u2J;9P  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 yPM3a7-Bm  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ]FD'5p{  
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。 t'9*R7=  
我们来写个简单的。 u?>B)PW  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: DQMHOd7g  
对于函数对象类的版本: cQG +$0(  
8iW;y2qF  
template < typename Func > -r#X~2tPzD  
struct functor_trait whonDG4WP  
  { @vpf[j  
typedef typename Func::result_type result_type; HfcL%b%G8  
} ; _C.BFE _p  
对于无参数函数的版本: ^Y<|F!0  
FSUttg"  
template < typename Ret > u7bLZU 0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [FK<96.nt  
  { OF%B[h&   
typedef Ret result_type; ?in|qevL  
} ; dX\.t <  
对于单参数函数的版本: "8'@3$>R=  
3VuW#m#j  
template < typename Ret, typename V1 > +${D  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V I,ACj  
  { }YjX3|8zL=  
typedef Ret result_type; > *@y8u*  
} ; (*1v\Q  
对于双参数函数的版本: |nbf'  
sBu=e7  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > N+zKr/  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > : q ti  
  { ii%+jdi.  
typedef Ret result_type; i.=w]S j  
} ; iP@ZM =&wz  
等等。。。 *"WDb|PBb  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy J\J?yo 6  
@)-sTgn  
template < typename Func > !l_lo`)  
struct func_return Ad:TYpLD  
  { .U"8mP=&  
template < typename T > 7~9S 9  
  struct result_1 ygeDcnvR]  
  { U`,0]"Qk  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; FW) x:2BG  
} ; m.px>v-  
9m|kgY# 4  
template < typename T1, typename T2 > p`nPhk,:b  
  struct result_2 ;2@BO-3K  
  { Vm5c+;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Qd=^S^}(  
} ; V?Z.\~  
} ; OS4q5;1#  
# S}Z8  
7a#4tqM#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 e?`5>& Up  
N-jTc?mT~&  
template < typename Func, typename aPicker > N+LL@[  
class binder_1 =1O<E  
  { O$D'.t  
Func fn; `Q+ (LBP  
aPicker pk; s"9`s_p`d  
public : b3S.-W{p.  
8 %%f%y  
template < typename T > .~Fp)O:!  
  struct result_1 TlI<1/fP}  
  { 6lk l7zm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .fN"@l  
} ; &j?#3Qt'_  
zrR`ecC(b  
template < typename T1, typename T2 > w^Lta  
  struct result_2 gzBy?r> r  
  { %)[+%57{  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Jg]'+>,J  
} ; o }3uo6GIB  
2H/Z_+\  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .Q@S #d  
s7g(3<(  
template < typename T > &FH2fMLQ  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _<=S_ <$2  
  { %{(x3\ *&  
  return fn(pk(t)); hX`hs- *qM  
} :ml2.vP  
template < typename T1, typename T2 > \Y|~2Ls8tu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'eo KZX+  
  { i<H wTmm$  
  return fn(pk(t1, t2)); B=>RH!&  
} Q:|l`*.R  
} ; K =C!b?  
oY1';&BO9  
rj6tZJZ#o0  
一目了然不是么? Ma'_e=+A  
最后实现bind c9kzOQ2n  
2pzF5h  
'fcMuBc+ 4  
template < typename Func, typename aPicker > "Fy7K#n  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0O\SU"bP  
  { ZDD..j  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); WVmq% ,7  
} [zL7Q^~  
6ZKsz5:=  
2个以上参数的bind可以同理实现。 JJltPGT~Oa  
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。 :(a]V"(&Eq  
L7= Q<D<  
十一. phoenix }j2Y5  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rC.eyq,105  
'mH) d  
for_each(v.begin(), v.end(), VA"*6F   
( Xg=x7\V  
do_ GK9/D|h4  
[ 4q'B<7{Q  
  cout << _1 <<   " , " :N<.?%Kf  
] s:2|c]wQ#R  
.while_( -- _1), ~6pr0uyO`  
cout << var( " \n " ) yC3yij<oR  
) 2:BF[c`  
); 9Ro6fjjE  
\k]x;S<a  
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: B!dU>0&Ct  
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 kloR#?8A  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 R*oXmuOsYA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Vs)--t  
>_c5r?]SG  
P+!"wX0*N  
template < typename Cond, typename Actor > i]=&  
class do_while EyI}{6~F  
  { 4-kZJ\]  
Cond cd; !IC-)C,q  
Actor act; bae\Zk%`^  
public : }<>~sy  
template < typename T > 1VF    
  struct result_1 "+z?x~rk  
  { K]qM~v<A  
  typedef int result_type; R64!>o"nED  
} ; T;diNfgg  
s-Aw<Q)d  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :LWn<,4F&  
RbGJ)K!  
template < typename T > 9prU+9  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const SFb{o <0 =  
  { nLwiCf e  
  do zW}[+el }  
    { Io|X#\K  
  act(t); g ^!C  
  } a8dXH5_  
  while (cd(t)); rrnNn'  
  return   0 ; u>Rb ?`  
} 'lo  
} ; `/"nTB  
jYVE8Y)my  
iJv48#'ii  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xrqv@/kJ  
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。 3;7q`  
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。 dLvJh#`o  
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。 < AI;6/  
下面就是产生这个functor的类: [k[u*5hP|F  
X53mzs  
4"@GNk~e  
template < typename Actor > x lsqj`=  
class do_while_actor 4g}FB+[u  
  { ZkP {[^6d\  
Actor act; >#}2J[2HQ  
public : ygS L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ? b[n|^wS  
sBK <zR  
template < typename Cond > 7 uMd ZpD  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; YB)3X[R+0  
} ; E15vq6DKF  
~gI{\iNF/  
"o&HE@t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 n;8'`s  
最后,是那个do_ K9[e>  
wQ+dJ3b$  
U{~SXk'2+  
class do_while_invoker /ahNnCtu?1  
  { ,&7Wa-vf  
public : G\/"}B:(  
template < typename Actor > mmEp'E  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Q}*y$se!  
  { ]DvO:tM  
  return do_while_actor < Actor > (act); |2`"1gt  
} =s}Xy_+:  
} do_; joa5|t!D9  
QM5 .f+/  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 85|fyX  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 V8-h%|$p3W  
最后来说说怎么处理break和continue 0IT@V5Gdj  
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。 #hL*r bpT  
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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