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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda g1!ek  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 [9<c;&$LU  
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, PZ#\O  
+#;t.&\80N  
Z=[qaJ{]  
r$8(Q'  
  class filler k},@2#W]  
  { 2|6E{o  
public : !iNN6-v%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ",v!geMvu  
} ; "dkDT7  
/JqNiqvh  
!~j-5+DI  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: \GF 9;N}V  
E Pd9'9S  
)ajF ca@v  
s%bm1$}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); k<Y}BvAYB  
_?}[7K!~d  
K/flg|uZ/V  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 -XJXl}M.  
q PveG1+25  
 ~ERA  
&06pUp iS  
二. 战前分析 r_"=DLx6  
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。 bMA\_?  
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 3+<f7  
s ahXPl%;U  
<MQTOz oj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); JEL.*[/  
  /* --------------------------------------------- */ |//D|-2  
vector < int *> vp( 10 ); vk jHh.  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (kYwD  
/* --------------------------------------------- */ -$2B!#]3  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I)(@'^)  
/* --------------------------------------------- */ Jan~R ran  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); hZwbYvu  
  /* --------------------------------------------- */ r|ID]}w  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }J^+66{  
/* --------------------------------------------- */ ZRy'lW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); r\j*?m ]  
w/oXFs&FK  
O0Pb"ou_h.  
7l+:gD  
看了之后,我们可以思考一些问题: +Oafo|%  
1._1, _2是什么? G m~2s;/  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 DtFzT>$^F  
2._1 = 1是在做什么? h,fC-+H5  
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。 (teK0s;t5k  
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。 mS9ITe M  
[uLpm*7  
i)1013b  
三. 动工 #xoFcjRE  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 1sIPhOIys  
8XG|K`'u  
Lz/{ q6>  
p Lwtm@  
template < typename T > xTGdh  
class assignment PK&\pkX  
  { L; o$vI~U,  
T value; 1$S`>M%a  
public : 2v\<MrL  
assignment( const T & v) : value(v) {} H/^t]bg,  
template < typename T2 > sK/Z 'h{|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @Rw]boC  
} ; yEPkF0?  
L!LhH  
K} ) w  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -Q MO*PY  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment GlOSCJZ  
bjr()NM1  
4(%LG)a4S  
3 +WmM4|  
  class holder W @]t  
  { jr2wK?LbB  
public : Fzk%eHG=  
template < typename T > ukDaX  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2{9%E6%#  
  { 9>-]*7  
  return assignment < T > (t); w s([bS2h  
} ?'^dYQ4  
} ; ^|lw~F  
|ERf3  
VUUE2k;^  
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: o^3X5})sv  
0x2[*pJ|IW  
  static holder _1; 1EHL8@.M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 7?p>v34A  
Vv_lBYV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =`OnFdI  
而不用手动写一个函数对象。 Fql|0Fq  
l_i&8*=Px  
J,D^fVIw  
G0lg5iA<fC  
四. 问题分析 r E&}B5PN=  
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。 2o<aEn&7|e  
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。 Xk9 8%gv  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 'pHxO,vo  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7U2?in}?Qi  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 / _! Ed]  
oqa8v6yG'  
五. 问题1:一致性 l&_PsnU  
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?| nC5]IYL|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 VLcwBdo  
!%(PN3*  
struct holder Ya29t 98Pk  
  { sI5S)^'IQ  
  // 0gsRBy  
  template < typename T > ftaa~h*  
T &   operator ()( const T & r) const )?<V-,D  
  { 71c(Nw~iQ  
  return (T & )r; B&"c:)1 C2  
} ,FK.8c6g  
} ; <AN5>:k[pM  
+QA|]Y~!  
这样的话assignment也必须相应改动: Hn}m}A  
Zq{TY)PI]  
template < typename Left, typename Right > ^IqD^(Kb  
class assignment >)edha*W]  
  { a49t/  
Left l;  ay,"MJ2  
Right r; u+m9DNPF  
public : K6 c[W%Va  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} E]0Qz? W  
template < typename T2 > _BI[F m  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }=fls=c/0  
} ; : U,-v  
UG=],\E2  
同时,holder的operator=也需要改动: l9z{pZ\KM  
X }Fqif4A  
template < typename T > NL-V",gI-~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Y'Yu1mH)  
  { ttY[\D&ZS  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); &HtG&RvQf  
} /pL'G`  
w3FEX$`_  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 |4!G@-2V:I  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 Bejk^V~  
/Q2HN(Y  
return l(rhs) = r; .RpWE.C  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 w"q^8"j!  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ss4YeZa  
E&;;2  
template < typename Tp > XB<Q A>dLh  
class constant_t N=j$~,yG  
  { o('6,D  
  const Tp t; df{6!}/(  
public : *})Np0k  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} >"[Nmx0;w  
template < typename T > d Z x  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ->'xjD  
  { BeFXC5-qat  
  return t; \t]_UNGyW  
} U nS|""  
} ; tja7y"(]  
xTy)qN]P  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 `8kL=%(h  
下面就可以修改holder的operator=了 T~~K~a \8  
3 (F+\4aRm  
template < typename T > Q6r7UM  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >/'/^h  
  { Pv\-D<&@m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); oO9yI^  
} ]Cp`qayct  
?:3rVfO  
同时也要修改assignment的operator() P,)\#([vc  
Je~`{n  
template < typename T2 > &%4A3.qE  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } .RPh#FI6J  
现在代码看起来就很一致了。 22Oe~W;  
>NZJ-:t  
六. 问题2:链式操作 nTHCb>,vM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 LZ8xh  
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|j8iV O  
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。 %[OZ;q& X  
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。 `!C5"i8+i2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct PoZxT-U  
.[o`TlG%  
template < typename T > yGC3B00Z  
struct result_1 ?>q5Abp[  
  { Hm]\.ZEy  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z q@"qnr  
} ; 9`Xr7gmQf  
GriFb]ml"  
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: %JuT'7VB  
W];l[D<S*  
template < typename T > o)M<^b3KO  
struct   ref Wb;D9Z  
  { Nuaq{cl  
typedef T & reference; V82hk0*j  
} ; V1\Rj0#G  
template < typename T > s'$3bLcb  
struct   ref < T &> O5ZR{f&  
  {  q{pa _  
typedef T & reference; Rw|P$dbu  
} ; +0M0g_sk  
LzD,]{CC5  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Bh7dAV(  
uHPd!# ]  
template < typename T > u2cDSRrqT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const I[P_j`aE  
  { $ZRvvm!f  
  return l(t) = r(t); *mkL>v &  
} gaR~K  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 y)b=7sU  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 v_,'NA0  
z0?IQzR^T  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 zE?@_p1gei  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Ie/dMB=t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ;ibOd~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Zn6u6<O=  
最后的布局是: 0xc|Wn>  
                Add T=VBKaSbU  
              /   \ pQk@ +r  
            Divide   5 {GG;/Ns{f-  
            /   \ ]\*_}  
          _1     3 okH*2F(-  
似乎一切都解决了?不。 VJgYXPE `  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 ?D=C8EX  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 #pk  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: @k\npFKQm  
U&gI_z[  
template < typename Right > r tH #j  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^AC2  zC  
Right & rt) const ,OBJ>_5  
  { .DHQJ|J-1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0HDL;XY6  
} B:(a?X-7  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 xo#K_"E  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 =$uSa7t#  
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。 )^m"fQ+  
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。 R+ tQvxp#  
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。 Rln% Y  
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? ) h=[7}|  
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: cnj32H^+  
%nyZ=&u  
template < class Action > u|75r%p>  
class picker : public Action wS+j^ ;"  
  { 0}WDB_L  
public : N_?15R7h  
picker( const Action & act) : Action(act) {} >`I%^+ z  
  // all the operator overloaded HH|N~pBJB  
} ; Uac.8wQh  
?4#wVzuzA  
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。 \12y,fOJ  
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: tfVlIY<  
UP*5M  
template < typename Right > O T .bXr~  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const U2jlDx4yg  
  { nRcy`A%  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H Yw7*  
} ;jFUtG  
d?N[bA  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > MC%!>,tC  
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。 3Hf_!C=g  
HEF\TH9  
template < typename T >   struct picker_maker N$M:&m3^  
  { nT=XWM  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~xf uq{L;  
} ; 8@7leAq!  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 83_vo0@<6  
  { C9n*?Mk:  
typedef picker < T > result; a2B9 .;F  
} ; EOo,olklC  
=" pNE#  
下面总的结构就有了: .GIygU_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 pV/5w<_x?  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 `IJTO_  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 (= W u5H  
至此链式操作完美实现。 =,Z5F`d4  
VbX$\Cs:  
>)VWXv0  
七. 问题3 CQH^VTQ  
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。 -lb%X 3`  
G' mg-{  
template < typename T1, typename T2 > na_Wp^;  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t""d^a#Dp  
  { yv\ j&B|  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \6;b.&%w2  
} Yduj3Ht:w  
9 !V,++j  
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!7A]s>C  
pet q6)g?  
template < typename T1, typename T2 > =h[;'v{  
struct result_2 :"`1}Q  
  { VlS`m,:{  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; (Ji=fh+  
} ; zA8Tp8(  
:Jo[bm  
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? _^`TG]F  
这个差事就留给了holder自己。 `: 9n ]xP  
    F{laA YE  
90gKGyxF  
template < int Order > X 1}U  
class holder; w exa\o  
template <> '}E"M db  
class holder < 1 > s"x(i  
  { AA[?a  
public : K[i&!Z&  
template < typename T > iw I}  
  struct result_1 3W}qNY;J  
  { JY$+<`XM  
  typedef T & result; Vs(D(d,  
} ; w$ jq2?l  
template < typename T1, typename T2 > 1l\. >H\E  
  struct result_2 TmEh$M  
  { v-}B T+  
  typedef T1 & result; vWjHHw  
} ; c!]yT0v&s  
template < typename T > 6k;>:[p  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  %9_jF"  
  { g&X X@I8+v  
  return (T & )r; N\85fPSMG|  
} )5w#n1  
template < typename T1, typename T2 > kcE86Y=|x!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const .B{:<;sa  
  { f9^MLb6)  
  return (T1 & )r1; z;\,Dt  
} jV(b?r)eT{  
} ; D{M& >.  
(VBO1f  
template <> a#m T@l\  
class holder < 2 > Xvxj-\ -  
  { `$yi18F  
public : bRI`ZT0  
template < typename T > q1Ehl S  
  struct result_1 nk2H^RM^  
  { q5~"8]Dls  
  typedef T & result; @Op7OFY%  
} ; Qk].^'\  
template < typename T1, typename T2 > rDC=rG  
  struct result_2 >g2Z t;*@w  
  { Q'0:k{G  
  typedef T2 & result; wSG!.Ejc7  
} ; J1Oe`my  
template < typename T > lSBu,UQP  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const y~Vl0f;  
  { GW0e=Y=LR  
  return (T & )r; K'b #}N\  
} QaSRD/,M  
template < typename T1, typename T2 > +7j7zpw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const WTwura,  
  { M^0^l9w  
  return (T2 & )r2; e]D TK*W~  
} ~2O1$ou  
} ; m*` W&k[  
'v%v*Ujf[  
]~\%ANoi  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 n(j5dN>]  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )u.%ycfeV  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -8z@FLUK-  
W.?EjEx  
return l(i, j) = r(i, j); pW-aX)\DR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ~Q+J1S]Fs  
@%I-15Jz  
  return ( int & )i; j0A9;AP;;C  
  return ( int & )j; VIuzBmR|\  
最后执行i = j; i:x<Vi  
可见,参数被正确的选择了。 'nfdOX.d  
c='uyx  
2@:Ztt6~  
jB3Rue:+g  
SlD7 \X&~  
八. 中期总结 1!A 'mkk8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: fDKV`  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 w %R=kY)o  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 %( #kJZ  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 0> U7]wZKc  
ShJBOaE; -  
J@o$V- KK  
,XsBm+Q(  
]".SW5b_  
E6clVa  
九. 简化 _dwJ;j`2  
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。 Y#rd' 8  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Bu7aeBP  
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: Pk )H(,  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Kk6i  
  +-*/&|^等 uex([;y  
2. 返回引用。 $uYfy<  
  =,各种复合赋值等 0[7tJbN  
3. 返回固定类型。 C |P(,Xp  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \'>d.'d  
4. 原样返回。 7-4S'rq+  
  operator, *iXaQuT  
5. 返回解引用的类型。 DUvF  
  operator*(单目) SAokW,  
6. 返回地址。 AO]1`b:  
  operator&(单目) KWH:tFL.  
7. 下表访问返回类型。 8P*wt'Q$  
  operator[] TH? wXd\  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `tJ"wpCf6  
  operator<<和operator>> Wrs6t  
AzFS6<_  
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。 I Ab-O  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: =90)=Pxd  
I0}G, q  
template < typename Left > ApqNV  
struct value_return diD[/&k#kh  
  { $DhW=(YM_a  
template < typename T > {@ Z%6%'9  
  struct result_1 7>xfQ  
  { g!!:o(k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; U&u~i 3  
} ; QI6=[  
%)P)Xb  
template < typename T1, typename T2 > #P;vc{ Iq  
  struct result_2 @8U8>'zDE  
  { <E\vc6n  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yrFl,/8&G  
} ; !_+ok$"d  
} ; &6\f;T4  
E\*M4n\!  
M6"a w6  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {{ +8oRzY  
dS;Ui]/J  
下面我们来剥离functor中的operator() \>c1Z5H>  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lcEUK  
7 MG<!U  
return l(t) op r(t) @%rj1Gn  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) +=#@1k~  
return op l(t) .*nr3dY  
return op l(t1, t2) {lNG:o  
return l(t) op /H :Bu  
return l(t1, t2) op H<ZXe!q(nx  
return l(t)[r(t)] |!uC [=  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] :\"g}AX  
IS%e5  
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:  K<?[^\  
单目: return f(l(t), r(t)); =$WDB=i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 7x)32f"  
双目: return f(l(t)); tW"s^r=95  
return f(l(t1, t2)); @+; cFj  
下面就是f的实现,以operator/为例 x(y=.4Yf+  
TZw['o  
struct meta_divide 7!^Zsp^+  
  { KBwY _  
template < typename T1, typename T2 > ]RTK:%  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) RKwuvVI  
  { e/F+Tf  
  return t1 / t2; DXx),?s>  
} nv%0EAa#}  
} ; Jek3K&  
|#x]/AXa0/  
这个工作可以让宏来做: F7U$ 7(I2G  
F{FSmUxzK  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ JwcC9 O  
template < typename T1, typename T2 > \ RgLkAHA  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Zl{ DqC^  
以后可以直接用 apv"s+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Sbjc8V ut  
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 PAs.T4Av^  
(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。。。) ZG1 {"J/z  
2GJp`2(%dA  
Ls{]ohP  
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 y.?Q  
ANXN.V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K"g`,G6S  
class unary_op : public Rettype vKTCS  
  { !=(M P:  
    Left l; . /~#  
public : e\ O&Xe  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} `;z;=A*  
2[5z6oG  
template < typename T > ./Wi(p{F  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const I_On0@%T5b  
      { bh UghHT  
      return FuncType::execute(l(t)); ;#S4$wISw`  
    } J|N>}di  
HOlMj!.  
    template < typename T1, typename T2 > `g:bvIV5x>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8|-064i>  
      { 5g4xhYl70n  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); <O9.GHV1v  
    } TPWqiA?3Cp  
} ; k~pbXA*u  
H263<^   
o&Sv2"2  
同样还可以申明一个binary_op uG 7ll5Yy  
s]i<D9h  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X.JPM{]  
class binary_op : public Rettype l8By2{pN  
  { - xQJY)  
    Left l; 9H,Ec,.  
Right r; uU#e54^  
public : 0xpE+GY  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} VMV~K7%0  
lZ5TDS  
template < typename T > ?Fj >7  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ej{7)#  
      { Nj;G%KAP  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); gclw>((5  
    } `zMR?F`  
X1\ao[t<;c  
    template < typename T1, typename T2 > +y|H#(wBP  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cK6IyJx-  
      { BxHfL8$1[$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); mY/x|)MmM  
    } #{suH7  
} ; H"%SzU  
:qO)^~x  
6%2\bI.#  
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 )}5f'TK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ?\Lf=[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .DZ8kKY  
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。 y2NVx!?n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Dp" xO<PE2  
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。。。 eHH qm^1z  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 * AjJf)o  
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) cO/.(KBF  
下面是修改过的unary_op C}cYG  
R#33AC CX  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 0O7VM)[  
class unary_op " uHU!)J#z  
  { rklK=W z  
Left l; b2HHoIT  
  L+ d4&x  
public : Y<9Lqc.i  
Q^\f,E\S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :H`Z.>K  
]>k>Z#8E*  
template < typename T > 7="I;  
  struct result_1 J-+p]xG  
  { IL N0/eH  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7P7d[KP<  
} ; AcxC$uh  
ro*$OLc/  
template < typename T1, typename T2 > _0=$ 2Y^  
  struct result_2 L4H5#?'  
  { ,.PmH.zjmR  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?ZlN$h^  
} ; R|O."&CAB  
PvB-Cqc  
template < typename T1, typename T2 > _4MT,kN  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |!?`KO{  
  { |4A938'4j  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); {1]/ok2k5  
} T^n0=|  
&?j]L4%  
template < typename T > $Y31Y A  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0w<qj T^U  
  { xlU:&=|  
  return OpClass::execute(lt(t)); \,G7nT  
} wf=M| #}_  
3rQ;}<*M  
} ; CXfPC[o  
'*,P33h9<!  
 -p2 =?a  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug iH[ .u{h  
好啦,现在才真正完美了。 k&8&D  
现在在picker里面就可以这么添加了: ]0&ExD\4  
/E0/)@pDq  
template < typename Right > )#_:5^1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const qLh[BR  
  { X6lUFko  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z=\wI:TY1  
} )k'4]=d <  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 @F,8M  
YsXf+_._  
r>gU*bs(  
(jB_uMuS  
NY!"?Zko  
十. bind ,.T k "\@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }iCcXZ&5^  
先来分析一下一段例子 A*_ |/o  
~G*eJc0S:  
/QK H30E  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &fu J%  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 [_SV$Jz  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f))'8  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 %h-?ff[  
我们来写个简单的。 G0VbW-`O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: i!9|R)c  
对于函数对象类的版本: It8m]FN  
9#A&Qvyywg  
template < typename Func > 4x%R4tk  
struct functor_trait |37y ="  
  { bTN0n  
typedef typename Func::result_type result_type; m?#J`?E  
} ; ? IHa>f:  
对于无参数函数的版本: MY `V0  
6}9`z8  
template < typename Ret > <.qhW^>X  
struct functor_trait < Ret ( * )() > R" '=^  
  { :k*3?*'K  
typedef Ret result_type; #>/s tU-  
} ; (<:mCPk(~  
对于单参数函数的版本: k%S;N{Qh@  
K4>nBvZ?v  
template < typename Ret, typename V1 > >4N=P0=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > _wMYA8n  
  { pJpTOq\h  
typedef Ret result_type; yC<[LH  
} ;  %SSBXWP  
对于双参数函数的版本: ubvXpK:.  
C-6m[W8S  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 4RXF.kJ3=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 'E#;`}&Ah  
  { wX!>&Gc.  
typedef Ret result_type; V0!.>sX9  
} ; A(<"oAe|  
等等。。。 o}4J|@Hi|4  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy UAi]hUq  
540,A,>:tb  
template < typename Func > d/4kF  
struct func_return lp=8RbQYC  
  { (#"iZv,  
template < typename T > ID1/N)5 6  
  struct result_1 f/Q7WXl0  
  { IR<`OA  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; MH8Selnv  
} ; L% cr `<~  
nB+ e2e&  
template < typename T1, typename T2 > OG&X7>'3I{  
  struct result_2 qIIl,!&}A  
  { +@c-:\K%  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DoYzTSWx  
} ; [)&(zJHX  
} ; > l@ o\  
wK[Xm'QTPJ  
xf?6_=  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 t:h~p-&QB  
qr~= S  
template < typename Func, typename aPicker > ,9:0T LLR  
class binder_1 )(&WhZc Z  
  { "uthFE  
Func fn; pd1V8PZSG  
aPicker pk; #*|0WaC  
public : KW~fW r8  
vKvT7Zxc  
template < typename T > d^Jf(NE0Yo  
  struct result_1 u3>D vl@  
  { s{]2~Z^2od  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; a#qC.,$A  
} ; edW:(19}  
Z} 8 m]I  
template < typename T1, typename T2 > 0f<$S$~h  
  struct result_2 ee=d*)  
  {  h'_@  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1tNmiAu  
} ; HYkZMVH{  
pzPm(M1^X  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 1ukCH\YgU  
lVmm`q6n9  
template < typename T > ] _ON\v1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const GGY WvGE+  
  { uk(|c-_]~c  
  return fn(pk(t)); B[I a8t  
} e{dYLQd  
template < typename T1, typename T2 > )|`# BC  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ny. YkN2  
  { !VfP#B6.  
  return fn(pk(t1, t2)); Cy~Pfty  
} O\(0{qu  
} ; 3]X~bQAw  
?oc#$fcQ~  
t*&O*T+fgy  
一目了然不是么? jnl3P[uQ  
最后实现bind h xCt[G@  
H#LlxD)q  
$ 4& )  
template < typename Func, typename aPicker > N>'T"^S/  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) d1`us G"  
  { cTR@ :sm  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T%\f$jh6  
} =nmvG%.hd  
O'G,   
2个以上参数的bind可以同理实现。 Vf'r6Rf  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 : Nf-}"  
?1f(@  
十一. phoenix NG2@.hP:uU  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: j;|rI`67~  
f~LM-7!zf}  
for_each(v.begin(), v.end(), 1P'R-I  
( OC[+t6  
do_ {y[T3(tt  
[ +])St3h  
  cout << _1 <<   " , " qOV6Kh)  
] pErre2fS  
.while_( -- _1), ,MtN_V-  
cout << var( " \n " ) {M5[gr%  
) dz6i~&  
); \.R+|`{tf  
E_aDkNT  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 22|a~"Z  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor .!\NM&E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 L b'HM-d  
那么我们就照着这个思路来实现吧: V=@M!;'<  
]Y%?kQ^  
6n 2LG  
template < typename Cond, typename Actor > !i|]OnJY  
class do_while >|Hd*pg))  
  { Gj.u /l  
Cond cd; M=57 d7  
Actor act; "0lC:Wu]  
public : 1w)#BYc=L  
template < typename T > 4mG?$kCN  
  struct result_1 kc3dWWPe  
  { Puu O2TZ  
  typedef int result_type; =]OG5b_-Y  
} ; kO]],Vy`  
@ y (9LSs  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 6<h?%j(  
v\Y362Xv  
template < typename T > }#[MV+D  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7yU<!p?(  
  { ?0Qm  
  do )1>fQ9   
    { Kh!h_  
  act(t); tr]=q9  
  } YlZe  
  while (cd(t)); 3MR4yw5v  
  return   0 ; LM*#DLadk  
} (Ut)APM  
} ; FQbF)K~e  
+$eEZ;4  
Yxal%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). xp395ub6  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 -`mHb  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8?lp:kM  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 UqaLTdYG  
下面就是产生这个functor的类: Lh%>> Ht{  
}*2q7K2bj  
piRP2Lbm*  
template < typename Actor > p&nIUx"  
class do_while_actor g,5r)FU`  
  { q L6Rs  
Actor act; u0;FQr2  
public :  xZ*.@Pkr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 7R 40t3  
?mK`Wleh?  
template < typename Cond > Ip/_uDi+!Z  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; *}Al0\q0M  
} ; g4BEo'  
AwhXCq|k  
`7|\Gqy  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 'V reO52  
最后,是那个do_ H!y%FaTi  
zCdQI  
x"@Y[  
class do_while_invoker 1D42+cy  
  { }";\8  
public : y/>]6Pj  
template < typename Actor > SArSi6vF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5I!EsW$sY  
  { SBBDlr^P  
  return do_while_actor < Actor > (act); L{K:XiPn  
} {2`:7U ~|  
} do_; 1M|DaAI  
4s?x 8oAy  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? -r9G5Z!|n  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 x0ZEVa0`4  
最后来说说怎么处理break和continue x[Xj[O  
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。 `%lgT+~T  
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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