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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda X\^3,k."  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 \`<s@U  
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, 8xGkh?%  
 }@Ll!,  
OM"T)4z  
0I AaPz/e  
  class filler p%M(G#gOgP  
  { c9_4 ohB  
public : h.+,*9T\  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} /[)P^L`  
} ; S+\Mt+o  
G%x,t -  
y^Xxa'y  
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: FL_ arhrqD  
W3{5Do.h  
*^$N $t/2  
V1+o3g{}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =<tJAoVV  
(UiH3Q9C]%  
EPUJa~4  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '5+, lRu  
Y&!McM!Jw  
fqp7a1qQl  
looPO:bo^  
二. 战前分析 C&MqUj"]  
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。  ^O\1v  
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 f>JzG,-  
I>(z)"1  
$F'~^2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); .dq.F#2B;  
  /* --------------------------------------------- */ UqQZ A0e  
vector < int *> vp( 10 ); t"@|;uPAu  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 'bqf?3W  
/* --------------------------------------------- */ OsuSx^}  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O8}s*}]  
/* --------------------------------------------- */ r -DD*'R  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !P3tTL!*L  
  /* --------------------------------------------- */ vf'jz`Z  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); O9 r44ww  
/* --------------------------------------------- */ FH@e:-*=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ZkG##Jp\>  
=:T:9Y_i  
:zTj"P>"I  
pF{Ri  
看了之后,我们可以思考一些问题: e}@J?tJK.L  
1._1, _2是什么? p{_ O*bo  
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。 ~1z8G>R  
2._1 = 1是在做什么? :=KGQ3V~eK  
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。 A}+r;Y8[h  
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。 ).6/ii9gt  
6 v#sq  
_-nN( ${{  
三. 动工 I Q`aDo-V  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: X>YOo~yS5  
G5@@m-  
'<j p.sZQ  
h!3Z%M  
template < typename T > Y{B_OoTun  
class assignment 0{@Ovc  
  { gM:oP.  
T value; T{kwy3  
public : ph.:~n>z  
assignment( const T & v) : value(v) {} O[J+dWyp  
template < typename T2 > >~r@*gml  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \YyU5f7';  
} ; w6Ny>(T/  
^E,Uc K;  
2]KPW*V  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 J*k=|+[  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment u+I3VK_)  
IWd*"\L  
[aUT #  
"TCbO`mg  
  class holder atnbM:t  
  { :H k4i%hGk  
public : m$j;FKz+|  
template < typename T > uZI:Kt#  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Y& %0 eI!  
  { k18V4ATE]  
  return assignment < T > (t); $VNn`0^gF  
} ,RH986,6V  
} ; X~b+LG/  
;hp; Rd  
f2XD^:Gc  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: mjc:0hH  
B*Xh$R  
  static holder _1; 4H '&5  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 z<XS"4l?W  
|EA1+I.&x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); SpQ6A]M gm  
而不用手动写一个函数对象。 [# H8Mb+7  
gW%(_H mX  
CKx}.<_  
oDK\v8w-  
四. 问题分析 ~0:c{v;4  
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。 >eI(M $  
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。 qN(; l&Q  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 D7wWk ,B  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 6FAP *V;  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 NyNu1V$  
Ml ^Tb#  
五. 问题1:一致性 1Tkz!  
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?| =2 5 "q Jr  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 )HcC\[  
ru Lcu]  
struct holder h<q``hn>  
  { zc5_;!t  
  // K>~l6  
  template < typename T > *O2j<3CHf  
T &   operator ()( const T & r) const NmXTk+,L#  
  { \U8Vsx1tl  
  return (T & )r; A5\S0l$Q  
} kdq55zTc<6  
} ; z9ZAY!Zhq]  
$cedO']  
这样的话assignment也必须相应改动: 75ob1h"  
,\IZ/1  
template < typename Left, typename Right > ce\-oT  
class assignment D=$<E x^p  
  {  -W ,b*U  
Left l; J!>oC_0]8  
Right r; z~al h?H  
public : * bK@A2`  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 1d6pQ9 N  
template < typename T2 > =r2d{  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V8/o@I{U[  
} ; cE[lB08  
<Lt$qV-#  
同时,holder的operator=也需要改动: xUUp ?]9y  
J^T66}r[f,  
template < typename T > ' wEP:}  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const "Y+`U  
  { ]SI`fja/  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); P:+:Cm<  
} qA42f83  
'n=D$j]X  
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。 o/xE O=AW  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ?5D7n"jY  
e;$s{CNo  
return l(rhs) = r; $A ,=z  
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。 l`k3!EZDS  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n9%rjS$  
BeRn9[  
template < typename Tp > \a#2Wm  
class constant_t :c>,=FUT  
  { *,(`%b[  
  const Tp t; PSE![whK  
public : |[ge ,MO:  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} '"&?u8u)  
template < typename T > KK?}`o  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const l[x wH 9'  
  { Y 4U $?%j  
  return t; g!8-yri  
} A U](pXK;  
} ; z K&`&("4C  
GZ1>]HB>r^  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 l!b#v`  
下面就可以修改holder的operator=了 h(9K7  
\<5xf<{  
template < typename T > *(rq AB0~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const sG3%~  
  { ~HELMS~-  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); }*%%GPJ  
} uJ[dO}  
;3w W)gL1  
同时也要修改assignment的operator() <X: 9y  
ykZ)`E]P`  
template < typename T2 > d-Sm<XHu.  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #pIb:/2a_  
现在代码看起来就很一致了。 uB%`Bx'OW  
I*X| pRD  
六. 问题2:链式操作 yEH30zSt  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 EfOJ%Xr[,l  
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。 "G< ^@v9  
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。 aJub("  
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。 qLR)>$  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 4u<oe_n  
~ ^K[pA ?  
template < typename T > qp7>_B  
struct result_1 O:1YG$uKa  
  { XRZmg "  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; RJ0w3T]7  
} ; ;lP)  
]g:VvTJ;?  
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:  3o z]  
:Bl $c,J  
template < typename T > f;QWlh"9  
struct   ref (|S e+Y#e,  
  { Up8#Nz T  
typedef T & reference; !.9NJ2'8  
} ; BwbvZfV|  
template < typename T > >I+O@  
struct   ref < T &> ^!=+$@<  
  { *vht</?J  
typedef T & reference; `/"TYR%  
} ; iMF:~H-Yq#  
_Nw-|N.  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =*}|y;I  
hMdsR,Iq  
template < typename T > u"nyx0<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const U)N;=gr\  
  { Bisht%]^  
  return l(t) = r(t); ;|66AIwDe  
} _Nlx)YR  
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。 +[:}<^p?cG  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \ 3ha  
CJ?Lv2Td  
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 dKhDO`.s  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !RAyUfS  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 O]`CSTv'_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 BJ1txdxvS  
最后的布局是: cSQvP.  
                Add yo3'\I  
              /   \ BoXQBcG]w  
            Divide   5 m%ak]rv([  
            /   \ >$k_tC'"  
          _1     3 v:eVK!O  
似乎一切都解决了?不。 [ q22?kT  
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。 T-uI CMEf  
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。 QXniWJJ  
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: ^I@43Jy/  
&K/5AH"q  
template < typename Right > gCW.;|2  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const >}Za)  
Right & rt) const :k#Y|(  
  { |s+y]3-_  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PohG y  
} 5f jmr  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 y>UM~E  
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。 }PUQvIGZZ&  
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。 !D!Q]M5oU  
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。 \IQf|  
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。 9m/v^  
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? @/g%l1$`  
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: )\8l6Gw  
GFB(c  
template < class Action > W c{<DE?J  
class picker : public Action =]K;"  
  { Ivmiz{Oii  
public : hQv~C4Wfrf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} kFg@|#0v9  
  // all the operator overloaded kl,I.2-  
} ; ~xer ZQgc  
|@`F !bnLr  
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。 tURjIt,I  
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: <%Zg;]2H`  
d="Oge8  
template < typename Right > ?);6]"k:3  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 0Ihp`QGU:  
  { o$)pJ#";F  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 2~h! ouleY  
} 5|z>_f.^pS  
N_Q)AXr)  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Z?ZiK1) K  
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。 *-'u(o  
ux`)jOQ`Y]  
template < typename T >   struct picker_maker R/Y9t8kk  
  { @TBcVHy  
typedef picker < constant_t < T >   > result; -FftEeo7  
} ;  `S$zwot  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > O< [h  
  { T;!: A  
typedef picker < T > result; 50kjX}  
} ; DLggR3K_\  
R!{^qHb  
下面总的结构就有了: ?&A)%6` ~  
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。 &.^(, pt  
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。 utOATjB.z  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 WRrCrXP  
至此链式操作完美实现。 {x_SnZz&  
eYNu78u   
l Oxz&m  
七. 问题3 T6mbGE*IeE  
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。 XK#~w:/fB  
Ad7N '1O  
template < typename T1, typename T2 > } V  *  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )c*NS7D~f  
  { LL% Aw)Q`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 76 nrDE  
} 4gD;XNrV  
H#/ #yVw  
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: V Ioqn$  
c+S<U*  
template < typename T1, typename T2 > r7|_Fm Qf  
struct result_2 2:[ -  
  { k|uW~ I)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +;#z"m]  
} ; 96ydcJY0'  
+>bm~6  
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? '0b!lVe  
这个差事就留给了holder自己。 n1XJ uc~  
    !V.2~V[^M  
dMd2a4  
template < int Order > I}^Q u0ub  
class holder; 1Jm'9iy3  
template <> vD-m FC)  
class holder < 1 > IN^dJ^1+  
  { 9Gh:s6  
public : +jD*Jtb<  
template < typename T > )70i/%}7  
  struct result_1 ]`+J!G,  
  { ~SzHIVj:6  
  typedef T & result; g$/C-j4A[  
} ; 7=hISQMsVP  
template < typename T1, typename T2 > hnYL<<AA  
  struct result_2 57|RE5]|!  
  { xcHuH -}  
  typedef T1 & result; ?z pN09e  
} ; QJ4=*tX)  
template < typename T > ?+P D?c7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /LK,:6  
  { )lh Pl  
  return (T & )r; GbB :K2  
} e)M)q!nG  
template < typename T1, typename T2 > 1 !8 b9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const (O!Q[WLS  
  { sx^0*h-Qq  
  return (T1 & )r1; -\|S=< g  
} Spm0DqqR?  
} ; "3;b,<0  
OD8{ /7  
template <> (3VV(18  
class holder < 2 > qdNt2SO  
  { b#[EkI 0@  
public : ,ZWaTp*D/  
template < typename T > 0!tw)HR%  
  struct result_1 JwNB)e D  
  { y# iQ   
  typedef T & result; &_dM2lj{  
} ; AuIg=-xR  
template < typename T1, typename T2 > i_{b *o_an  
  struct result_2 ym*oCfu=  
  { G ~X93J  
  typedef T2 & result; %] #XIr  
} ; o,gH*  
template < typename T > f=--$o0U~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const G$oi>zt3  
  { ),rd7GB>  
  return (T & )r; 0[In5II  
} ^~DDl$NH  
template < typename T1, typename T2 > ;_6 CV  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _^MkC} 8  
  { (N^tg8Z<  
  return (T2 & )r2; :cA%lKg  
} 7GDrH/yK  
} ; vE{L`,\ q  
_eZ*_H,\  
L_O*?aaZ  
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> >。 GyQ9we~  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |w+N(wcJ  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: TjY-C m  
U#6<80Ke  
return l(i, j) = r(i, j); Yaix\*II  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) M]7>Ar'zsG  
60z8U#upM  
  return ( int & )i; nh]}KFO h  
  return ( int & )j; 73kU\ux  
最后执行i = j; B>UF dj]-  
可见,参数被正确的选择了。 >_|$7m.?n[  
<44A*ux  
 /C   
gGE&}EoLU  
f)19sjAJk  
八. 中期总结 9p4=iXfR  
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: "I,=L;p  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 >K n7A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 \e9rXh%  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `e4gneQY  
zVvL!  
:^rt8>~  
0s!';g Q  
_b"K,[0o  
CK9FAuU  
九. 简化 sR;u#".  
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。 ^m ['VK#?  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 !2F X l;  
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: @p<tJR"M  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ps_q3Cyp  
  +-*/&|^等 <Uc?#;% Y}  
2. 返回引用。 N?2C*|%f  
  =,各种复合赋值等 RXRoMg!-P  
3. 返回固定类型。 s("\]K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3IG<Ot9  
4. 原样返回。 LYO2L1u)  
  operator, bm poptfL  
5. 返回解引用的类型。 tID=I0D  
  operator*(单目) %J L P=(  
6. 返回地址。 5x"eM=  
  operator&(单目) [\e/xY(4  
7. 下表访问返回类型。 *Wf Qi8  
  operator[] #%g>^i={ky  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \Oxyc}&  
  operator<<和operator>> Z&of-[)  
;;|.qgxc~  
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。 e}+Zj'5  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: e2yCWolmTS  
m*.+9 6  
template < typename Left > saTS8p z  
struct value_return  ejc>  
  { tl; b~k  
template < typename T > YQcaWd(  
  struct result_1 sC A  
  { {y'4&vt<~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; [RF6mWQ  
} ; x4K A8  
{1gT{2/~@  
template < typename T1, typename T2 > t.#ara{  
  struct result_2 ]h,iyWSs  
  { @nAl*#M*D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; S_TD o  
} ; )<lQJ#L86a  
} ; JT&RaFX  
y,/i3^y#_  
O?O=]s u  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,q;?zcC7  
%/ctt_p0x  
下面我们来剥离functor中的operator() dI|D c  
首先operator里面的代码全是下面的形式: LmytO$?2(  
\!xCmQ  
return l(t) op r(t) ,OERDWW|6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) &isKU 8n  
return op l(t) F0~<p[9Nx  
return op l(t1, t2) }V[ORGzox  
return l(t) op i\O^s ]  
return l(t1, t2) op K:^0*5Y-k  
return l(t)[r(t)] 7WwE] ^M  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Cv}^]_`Q  
T2 S fBs  
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: i4]oE&G  
单目: return f(l(t), r(t)); qXhdU/ =  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); xW]65iav  
双目: return f(l(t)); C$0g2X  
return f(l(t1, t2)); > lfuo  
下面就是f的实现,以operator/为例 -i1 f ]Bd  
x H&hs$=  
struct meta_divide Nk<^ Qv  
  { \ H~zN]3^  
template < typename T1, typename T2 > ""Da 2Md  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 2:_6nWl  
  { UoPY:(?;i  
  return t1 / t2; loO"[8i.k  
} :W5W @8Y  
} ; B]@25  
DY9]$h*y  
这个工作可以让宏来做: j:xC \b47"  
"VZXi_P  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ g;v;xlY`N  
template < typename T1, typename T2 > \ !?(7g2NP)  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; }f]Y^>-Ux  
以后可以直接用 FY ms]bv  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 8AX_y3$  
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 h693TS_N  
(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。。。) ,wwO0,"y7  
d 8DU[p  
W*t] d  
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 xEp?|Q$  
5,pNqXRp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ocFk#FW  
class unary_op : public Rettype aPVzOBp  
  { sl `jovT[Y  
    Left l; IQRuqp KL  
public : =9X1+x  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} w?8SQI,~X  
D]]wJQU2  
template < typename T > )63 $,y-;$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3o%vV*  
      { P"8Ix  
      return FuncType::execute(l(t)); jYFJk&c  
    } M'PZ{6;  
BVw2skOT  
    template < typename T1, typename T2 > y %Q. (  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =/!lK&  
      { Gv_~@MN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); V0=%$tH  
    } IWQ0I&tzdx  
} ; rG}e\ziKuj  
c]PTU2BB8  
.9r YBy  
同样还可以申明一个binary_op YV<y-,Io  
OT%E|) 6'  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType >  u]P|  
class binary_op : public Rettype "XR=P> xk  
  { u^~7[OkE  
    Left l; OG/b5U  
Right r; H#~gx_^U  
public : SM2Lbfp!u  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h Ma;\k  
H~a ~ 'tm  
template < typename T > P:"R;YCvE  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >>y`ap2%V  
      { >R+-mP!nj  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ]JrD@ Vy  
    } fF(2bVKP:  
n#lbfN 4  
    template < typename T1, typename T2 > >}+{;d  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C/e.BXA  
      { BNfj0e5b  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #\0m(v  
    } 3iCe5VF  
} ; E#$Jg|e  
rH3U;K!  
|U%NPw5  
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 sbW+vc  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 2~kx3` Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) r&{8/ 5 "  
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。 KD kGQh#9  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Uwc%'=@  
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。。。 rNP;53FtZl  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 x MJ-=  
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) 6g| ,]{  
下面是修改过的unary_op q+?&w'8  
.U!EA0B  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > =Z\q``RBy  
class unary_op  JW D`}  
  { 9@*pC@I)  
Left l; yu;EL>G_AY  
  :zHSy&i`  
public : ~7: q+\  
[vi =^  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w <r*&  
TGJz[Ny  
template < typename T > ,U{dqw8E{  
  struct result_1 *~PB  
  { k79OMf<v  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; q[U pP`Z%  
} ; Y=XDN:  
#Pd9i5~N  
template < typename T1, typename T2 > [<@L`ki  
  struct result_2 x1@,k=qrd  
  { QbJ7$ ,4  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6()Jx%  
} ; 59.$;Ip;g  
+L09^I  
template < typename T1, typename T2 > zZ[kU1Fyv  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D1RQkAZS  
  { ;6 V~yB  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 4rhHvp  
} !!.@F;]W  
JAxzXAsAR  
template < typename T > C^$E#|E9N  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "-:H$  
  { K"l~bFCZ8  
  return OpClass::execute(lt(t)); PcsYy]Q/  
} %s}{5Qcl/  
/ :$WOQ  
} ; Ja1`S+  
^C K!=oO  
<8(q.  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug &DW !$b  
好啦,现在才真正完美了。 /%g@ ;  
现在在picker里面就可以这么添加了: "C}<umJ'  
'z9 1aNG]  
template < typename Right > n{W(8K6d@[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^4IJL",  
  { ;Q t%>Uo8  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); /\,3AInLb  
} LTf)`SN %'  
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。 0<V/[$}\D  
8A0a/ 7Lj  
SOPair <r  
~;b}_?%o  
?0 cv  
十. bind x'-gvbj!  
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。 LmY[{.'tX  
先来分析一下一段例子 |Fx *,91  
5ms]Wbh)  
E;H9]*x/  
int foo( int x, int y) { return x - y;} a?ete9Q+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 InL_JobE8r  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 Kf?:dF  
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。 X6}W]  
我们来写个简单的。 M4|ION  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ;[4=?GL*  
对于函数对象类的版本: Ze/\IBd  
#t2N=3dOj  
template < typename Func > CY':'aWfa<  
struct functor_trait cD9U ^SOS  
  {  +mft  
typedef typename Func::result_type result_type; G'Wp)W;])\  
} ; 3zmbx~| =\  
对于无参数函数的版本: /j3",N+I  
DBGU:V,85  
template < typename Ret > -G7)Y:  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #I MaN%  
  { @#^Y# rxb  
typedef Ret result_type; o[RwK  
} ; t>a D;|Y  
对于单参数函数的版本: Oc,HnyV+  
_PGd\>Ve  
template < typename Ret, typename V1 > GJ`._ju  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > MGK?FJn_?  
  { = [: E  
typedef Ret result_type; CY.92I@S  
} ; 1=T;68B  
对于双参数函数的版本: 2( I4h[  
$y.0h(  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > #=0 BjW*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > eB_r.R{  
  { Jqgm>\y  
typedef Ret result_type; } 7:T? `V:  
} ; h 2JmRO  
等等。。。 C[jX;//Jiu  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 2wPc yD  
jAcKSx$}y"  
template < typename Func > T*8 S7l  
struct func_return ZMiOKVl  
  { 1kUlQ*[<|  
template < typename T > q3h& V  
  struct result_1 Ar,n=obG  
  { |S |'o*u  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; gVR]z9  
} ; B@6L<oZ  
M3|G^q:l  
template < typename T1, typename T2 > LGW_7&0<<  
  struct result_2 :lvBcFw  
  { m_Q&zp["  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; V?wV*]c  
} ; vI5lp5( -3  
} ; )hj:Xpj9#  
h3k>WNT7  
flFdoEV.U)  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 m Jk\$/Kh  
q=BljSX  
template < typename Func, typename aPicker > K SO D(  
class binder_1 LjG^c>[:m  
  { g]2L[4  
Func fn; Kmx^\vDs  
aPicker pk; /+SLq`'u)  
public : 31G0 B_T  
BrwC9:  
template < typename T > `;;l {8  
  struct result_1 qclc--fsE  
  { sEdz`F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bP 9ly9FH  
} ; c!4F0(n4  
gaY&2  
template < typename T1, typename T2 > p#ar`-vQ  
  struct result_2 .=#j dc/  
  { mSxn7LG  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V<0iYi;4=  
} ; L#UR>Z#9  
Wx GD*%  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} =xI'|%  
<$(B[T  
template < typename T > 0M_oFx  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const |W">&Rb<t#  
  { Wy}I"q[~So  
  return fn(pk(t)); WlMcEje  
} kXMp()N8`  
template < typename T1, typename T2 > {*ak>Wud  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?{{w[U6NE  
  { 6[> lzEZ  
  return fn(pk(t1, t2)); :HkBP90o  
} bQAznd0  
} ; 5sD,gZ7  
]|;+2@kDR  
e _vsiT  
一目了然不是么? )^h6'h`  
最后实现bind o9?@jjqH  
eE;tiX/  
q!c(~UVw  
template < typename Func, typename aPicker > q^@*{H  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) k_=SDm a  
  { 2 pS<;k`  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); fGgt[f[  
} lG*Rw-?a  
-DDA b(2*  
2个以上参数的bind可以同理实现。 :fRXLe1=  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ]AP1+ &9fN  
><%585  
十一. phoenix QbU5FPiN  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Urj*V0^  
=O/Bte.  
for_each(v.begin(), v.end(), O9gq <d  
( ~{c ?-qb  
do_ lwnO  
[ )cf i@-J+#  
  cout << _1 <<   " , " \?bV\/GBR  
] 1CtUf7 `/Q  
.while_( -- _1), c,UJ uCZ  
cout << var( " \n " ) 95;{ms[  
) Jx*cq;`Vee  
); B|(g?  
6|97;@94  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: K/4@ 2vF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor  >DL  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 337.' |ZE  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3WV(Ok  
VJ*1g+c  
PSrx !  
template < typename Cond, typename Actor > n `j._G  
class do_while I-v} DuM  
  { uf(ayDE  
Cond cd; #J5BHY~  
Actor act; <H[w0Z$  
public : yUoR6w  
template < typename T > n}p G&&;q  
  struct result_1 R!VfTAv  
  { tzI|vVT,  
  typedef int result_type; j KU2  
} ; WR+j?Fcf  
-oD,F $Rb  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} verI~M$v{  
>OG189O  
template < typename T > Q+CJd>B  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const UhB +c  
  { w0QtGQ|  
  do z*3b2nV  
    { xL* psj  
  act(t); 5hs_k[q  
  } vrn4yHoZ  
  while (cd(t)); 1N5 E  
  return   0 ; q|5WHB  
} ,@"yr>Q9#6  
} ; 7:`XE&Z  
~Nh6po{  
;R$G.5h  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). goM;Pf "<  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 =dm9+ff  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 l;$F[/3a  
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。 b1xE;0uR  
下面就是产生这个functor的类: UrniJB]  
r#-  
]dycesc'  
template < typename Actor > deVd87;@7[  
class do_while_actor j/V_h'}  
  { g4W$MI  
Actor act; :?f<tNU$  
public : ,>|tQ'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} I0-1Hr  
$G=^cNB|JB  
template < typename Cond > <3Ftq=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3h bHS~  
} ; A-x^JC=  
 &_)P)L  
_ep&`K  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 cT(nKHL  
最后,是那个do_ =i~ = |K!  
 ZllmaI  
/cS8@)e4  
class do_while_invoker 'm0WPS/6E  
  { Q}#4Qz~n  
public : ;5X6`GlS#5  
template < typename Actor > U<6)CW1;  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const s$y_(oU,D  
  { Yjg$o:M  
  return do_while_actor < Actor > (act); l4gH]!/@  
} dcKpsX  
} do_; Uahh|> s  
^;II@n i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? c coi  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \t{iyUxY  
最后来说说怎么处理break和continue i7RK*{  
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。 /{R ^J#  
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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