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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @X_<y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 W@X/Z8.(  
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, B=4xZJ Py  
/< OoZf+[  
;y"=3-=vM"  
**oa R  
  class filler 8'niew 5d  
  { mes/gqrJ1I  
public : ]c67zyX=%  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} .u+ZrA#  
} ; my.%zF  
x] e &G!|  
V^v?;f?  
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: <BUKTRq  
Ne 2tfiI`  
=vd9mb-  
P(n_eIF-f  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 'Gr}<B$A3  
- &AgjzN!  
5$Q}Zxh  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。  BZ'63  
4[& L<D6h  
Kd<c'!  
T-;|E^  
二. 战前分析 '@jP$6T&  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 /Dmuvb|A  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 l r16*2.  
+2qCH^80  
L0sb[:'luz  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); q6A"+w,N  
  /* --------------------------------------------- */ Rxl )[\A*  
vector < int *> vp( 10 ); *$+:Cbe-F  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )BJ Z{E*  
/* --------------------------------------------- */ V2v}F=  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); \dB)G<_  
/* --------------------------------------------- */ >[$j(k^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); {.,-lFb\  
  /* --------------------------------------------- */ ./Y5Vk#Rp\  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); I(bxCiRV  
/* --------------------------------------------- */ ['`Vg=O.{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ,MmX(O0  
UWf@(8  
<w9<G  
BEfP#h=hr  
看了之后,我们可以思考一些问题: eeOE\  
1._1, _2是什么? eG\|E3Cb9  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 `A\|qH5`W  
2._1 = 1是在做什么? t XbMP  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 7uI~Xo ?N  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 gq:2`W&5  
^U5g7Emf  
?'jRUfl   
三. 动工 Xy[*)<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 4:50dj  
hFiJHV  
}O7!>T  
x2_?B[z  
template < typename T > :m{;<LRV  
class assignment v}>5!*  
  { l ;fO]{  
T value; HW"';M%  
public : It@1!_tO2  
assignment( const T & v) : value(v) {} x&['g*[L0  
template < typename T2 >  4u.v7r  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ?h1r6?Sug{  
} ; )W0zu\fL =  
;_TPJy  
k~|5TO  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 p10i_<J]=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment &% infPI'  
7hq$vI%0  
YU (|i}b  
`#Yv(a2TY  
  class holder k2@|fe  
  { {~=Z%Cj2Q  
public : &>KZ4%&?  
template < typename T > M{   
assignment < T >   operator = ( const T & t) const J Gpy$T{t  
  { ;q ;}2  
  return assignment < T > (t); :Qd{V3*]  
} %aHQIoxg  
} ; 8 FJ>W.  
0DR:qw  
Zf [#~4  
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: d8V)eZYXy~  
TM?RH{(r  
  static holder _1; B}|(/a@*  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K3xs=q]:@  
M<KWx'uV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); jeLC)lQ*  
而不用手动写一个函数对象。 X v2u7T\  
S(Ej: H  
)V6<'>1WZ  
O.+02C_*  
四. 问题分析 l^WPv/}?  
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。 t(sQw '>  
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。 7L"Pe'Hw  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 NMCMY<o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 \'}? j-8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 d7)EzW|I;  
#sg^l>/*  
五. 问题1:一致性 ~6HaZlBB  
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?| )8244;  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 7z@Jw  
x[w!buV0\  
struct holder hZ;[}5T\<S  
  { p0b2n a !  
  // XSDudL  
  template < typename T > 5kju{2`GF  
T &   operator ()( const T & r) const ]DV=/RpJ9B  
  { a{deN9Qn  
  return (T & )r; ,vE)/{:d  
} }X;LR\^u[f  
} ; pZA0Go2!IN  
qL 0{w7  
这样的话assignment也必须相应改动: 0**.:K<i  
nTd[-3o  
template < typename Left, typename Right > <dAD-2O+  
class assignment nYF;.k  
  { O*%@(w6  
Left l; }vGW lNd#g  
Right r; G&?,L:^t  
public : fSL'+l3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} sE Rm+x<  
template < typename T2 > ='"hB~[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } JXa5snh{h  
} ; )?zlhsu}1;  
pMy];9SvW  
同时,holder的operator=也需要改动: [fjP.kw;J  
cIJqF.k  
template < typename T > o7A+O%dX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 7B"*< %<  
  { E2Jmo5yJR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); HAtf/E]  
} `ywI+^b  
Qe6'W  
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。 F#S )))#  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 #3WKm*T/  
X\yy\`o  
return l(rhs) = r; r`8>@2sW1  
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。 Z<2j#rd  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 8:=EA3  
E#L"*vh  
template < typename Tp > PAUepO_  
class constant_t -{tB&V~+v  
  { ~s[St0  
  const Tp t; }bZcVc2  
public : P nxxW?  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} -? |-ux  
template < typename T > &~SPDiu.t  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const MkCq$MA  
  { )8rN   
  return t; 2VgDM6h  
} q#n0!5Lv2  
} ; K\2UwX  
.e,(}_[[<  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 S.#IC lV  
下面就可以修改holder的operator=了 `]q>A']Dl  
UDUj  
template < typename T > f L}3I(VK  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const 1;Dug  
  { \~O}V~wE  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,8vqzI  
} -x)zyq6  
;<9dND  
同时也要修改assignment的operator() =%\y E0#  
 >>nt3q  
template < typename T2 > sr*3uI-)L  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } '0juZ~>}  
现在代码看起来就很一致了。 4 )U,A~ !  
rz  
六. 问题2:链式操作 !|1GraiS  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 N!u(G  
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。 jQgy=;?Lwm  
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。 ^-24S#KE  
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。 8!T6N2O6d  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct Gh:hfHiG  
64hl0'67y  
template < typename T > uzA_Zjx  
struct result_1 #RG/B2  
  { '^!1AGF  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; E[Rd= /P6  
} ; O$2'$44HX  
9MmAoLm  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: X;hV+| Bo  
F_?aoP&5  
template < typename T > J'%  
struct   ref Jp0*Y-*Y  
  { _2wU(XYH  
typedef T & reference; -S ASn  
} ; 2[#7YWs  
template < typename T > k6p Xc<]8  
struct   ref < T &> #:Tb(R   
  { ks=l Nz9  
typedef T & reference; Q|O! cEW/  
} ; y7s:Buyc  
^D{!!)O  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: D(m2^\O[  
<ah!!  
template < typename T > ~Lyy7 B9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const "'@iDq%y  
  { 78iu<L+If  
  return l(t) = r(t); ^o*$OM7x  
} /hojm6MM  
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。 *gJ:irah  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 +;H-0Q5  
aMxg6\8  
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 6zJ<27  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: sn4wd:b7%  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 u+&t"B  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 2itJD1;  
最后的布局是: (.:!_OB0N  
                Add B ``)  
              /   \ Vm_waa  
            Divide   5 E*uz|w3S)Y  
            /   \ tML[~AZh  
          _1     3 .5i\L OTd  
似乎一切都解决了?不。 Jj_ t0"  
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。 fG+/p 0sJ?  
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。 l f<?k  
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: xXCSaBS~  
y)s+/Teb  
template < typename Right > '_f]qNy  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ,-C%+SC  
Right & rt) const rW.o_z03^  
  { yBd#*3K1  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gJkk0wok C  
} lk$@8h$vS  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 baD`k?](  
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。 x*Lm{c5+  
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。 K,!"5WrX*  
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。 cTU%=/gbc<  
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。 XIgGE)n  
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? k u@sQn  
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: %Km^_JM  
&2~c,] 9C  
template < class Action > d)_fI*:f  
class picker : public Action Au-_6dT  
  { D4@'C4kL  
public :  !e+^}s  
picker( const Action & act) : Action(act) {} *Zj2*e{Z9U  
  // all the operator overloaded c v .R`)l  
} ; W? `%it5  
n<}t\<LG^c  
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。 W^es"\  
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: 0|RFsJ"  
|#y+iXTJ   
template < typename Right > cgQ4JY/6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ju0W  
  { %^5|3l3y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt);  Uz;z  
} bJ~@ k,'  
Y-0o>:SM  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _a~uIGN  
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。 BI BBp=+  
;tBc&LJ?  
template < typename T >   struct picker_maker (M>[D!Yt  
  { aSN"MTw.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; C78V/{  
} ; ,?'":T1[  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 4Jf6uhaE  
  { u?ALZxj?  
typedef picker < T > result; 5Tl3k=o}  
} ; T i{~  
#QWG5  
下面总的结构就有了: "@!B"'xg  
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。 zKnHo:SV  
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。 >+9f{FP 9  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 dbmty|d  
至此链式操作完美实现。 \-Oq/g{j  
*/T.]^  
-naj.omG|  
七. 问题3 F!LVyY"w  
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。 rJ@yOed["b  
hC nqe  
template < typename T1, typename T2 > =GP~h*5es  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const U{)|z-n  
  { _ ?\4k{ET  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); (_9cL,v  
} Q>G lA  
|JR;E$  
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: 2l8TX#K  
JdP[ cN  
template < typename T1, typename T2 > kVH^(Pi  
struct result_2 -F]0Py8(  
  { O%$XgEJ8p  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; y [pU8QSt  
} ; A.5N<$l  
,X&(BQj h  
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? }"sZ)FE  
这个差事就留给了holder自己。 K;n5[o&c  
    , :10  
F+lsza  
template < int Order > 'QMvj` -  
class holder; [pc6!qhDG&  
template <> 8|*=p4_fn  
class holder < 1 > [i  ]  
  { N9[2k.oBH  
public : m9&MTR D\  
template < typename T > Dd=iYM m7  
  struct result_1 a2z1/Nh  
  { 09r0Rb  
  typedef T & result; SviGLv;oR  
} ; E&RiEhuv  
template < typename T1, typename T2 > ;)SWUXa;{  
  struct result_2 pYtvenBy  
  { ,pg\5b  
  typedef T1 & result; x c[BQ|P=  
} ; Xyf7sHQ  
template < typename T > W,g0n=2V  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const t!u{sr{j=  
  { UImd* ;2TE  
  return (T & )r; \0^ZNa?  
} ,o_Ur.UJ  
template < typename T1, typename T2 > ]h`<E~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5W(S~}  
  { WN_i-A1G/h  
  return (T1 & )r1; _ i-(` 5  
} f"wm]Q59  
} ; 1\~-No  
9T#JlV  
template <> p?#cn   
class holder < 2 > HoFFce7o  
  { r2Wx31j{  
public : M[Kk43;QY!  
template < typename T > jW?siQO^  
  struct result_1 4ZRE3^y\"  
  { EZz`pE  
  typedef T & result; R>3a?.X  
} ; 5GwXZ;(G  
template < typename T1, typename T2 > <gdKuoY  
  struct result_2 Gz>M`M`[4  
  { }`SXUM_sD`  
  typedef T2 & result; @ZD/y %e  
} ; nCj_4,O  
template < typename T > v+3-o/G7  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L&i_  
  { bay7%[BLB  
  return (T & )r; P/'9k0zs)  
} =36e&z-#  
template < typename T1, typename T2 > H"_]Hq  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const B;ro(R  
  { TC2gl[  
  return (T2 & )r2; ^J([w~&  
} g.cD3N  
} ; uMB|x,X I  
xEA%UFB.!G  
\mBH6GS  
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> >。 Sb9In_* 0  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: e>Z F? (a0  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N1O& fMz  
u_5O<UP5  
return l(i, j) = r(i, j); /f:)I.FUm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) SSS)bv8m  
Rj/9\F3H  
  return ( int & )i; %o~w  
  return ( int & )j; f +#  
最后执行i = j; Xgy)Z:R  
可见,参数被正确的选择了。 OfR\8hAY  
m-~eCFc  
()E:gq Q  
7jb{E+DrG  
h%hE$2  
八. 中期总结 Tz=YSQy$9  
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: /R_*u4}iD  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 $rZ:$d.C  
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@VX :aL}  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Y'.WO[dgf  
O$><E8q  
)6S;w7  
Kp|#04]  
%Jrdr`<  
yrDWIU(8;6  
九. 简化 4LCgQS6  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 3b_tK^|'  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [ imC21U  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: AX|-Gv  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 !  Z e  
  +-*/&|^等 LNp%]*h  
2. 返回引用。 ,tEvz  
  =,各种复合赋值等 gc'C"(TO(  
3. 返回固定类型。 -jZP&8dPH  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ZOFhX$I  
4. 原样返回。 ,RkL|'1l  
  operator, /S]W< 8d  
5. 返回解引用的类型。 ez2 gy"  
  operator*(单目) ,_66U;T  
6. 返回地址。 :'OCQ.[{s  
  operator&(单目) BO5gwvyI  
7. 下表访问返回类型。 ?kICYtY:_b  
  operator[] 2p(M`@  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 (8!#<$  
  operator<<和operator>> -%XvWZvZ  
lR!Sdd} -  
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#Q Tmg.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )shzJ9G  
1}E`K#  
template < typename Left > o W)M&$oS  
struct value_return 4>4*4!KR}  
  { 8s4y7%,|  
template < typename T > Mk=;UBb$X  
  struct result_1 mm3goIi; Y  
  { 9T47U; _)  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; @jW_ r j:<  
} ; 2Yx6.e<  
9Z0(e!b4S  
template < typename T1, typename T2 > )x.}B4z  
  struct result_2 w;.'>ORC  
  { }b9#.H9  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ]MkZ1~f7  
} ; u7u8cVF  
} ; /EUv=89{!  
29"eu#-Qj  
s,TKC67.%+  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait XA~Rn>7&H  
H/_R!G8 \  
下面我们来剥离functor中的operator() L~1u?-zu  
首先operator里面的代码全是下面的形式: NF1e>O:a<  
lz!F{mR  
return l(t) op r(t) 9i)E<.6  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 0(s0<9s%  
return op l(t) %zHNX4  
return op l(t1, t2) h<.G^c)  
return l(t) op #&.& Uu$  
return l(t1, t2) op 'Y+AU#1~H  
return l(t)[r(t)] Wh%qvV6]  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y D.S"  
v{ .-x\;  
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: 09"C&X~  
单目: return f(l(t), r(t)); R@``MC0  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); /)SwQgK#  
双目: return f(l(t)); B&0^3iKFi  
return f(l(t1, t2)); w:Fi 2aJ  
下面就是f的实现,以operator/为例 tRYMK+  
&0Zn21q  
struct meta_divide ~V?O%1)k?\  
  { Q3#- q> ;7  
template < typename T1, typename T2 > mt7}1s,i[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yy4QY%  
  { "U34D1I )#  
  return t1 / t2; -@%*~^~z'  
} =+q9R`!L]  
} ; 2Z6#3~  
euM7> $`  
这个工作可以让宏来做: o)KF+[^  
(yE?)s  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ e#K =SV!H  
template < typename T1, typename T2 > \ v?rjQ'OP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9Y 1&SEsNX  
以后可以直接用 ^_JD 7-g  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 9|dgmEd  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ~C< X~$y&  
(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。。。) [JFmhLP9  
;HM& ":7  
$rDeI-)S  
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 _3h(R`VdWO  
o)'T#uK  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > K1Nhz'^=D  
class unary_op : public Rettype i]*W t8~!  
  { JxI}#iA  
    Left l; & |u  
public : J_R54Y~vu  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} r00waw>C\  
$78fR8|r-  
template < typename T > [AQ6ads)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l2>G +t(,  
      { ?yzhk7j7  
      return FuncType::execute(l(t)); "<0BCJJ  
    } qSj2=dlW  
|c,":R  
    template < typename T1, typename T2 > Q,Vv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +T=Z!2L  
      { CfQOG7e@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ]y@8mb&  
    } Ixg.^>62  
} ; [o<R#f`  
* 7.!"rb8A  
xf<D5 olZ  
同样还可以申明一个binary_op ?ltTJ(Po  
= ^:TW%O  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4x.'H18  
class binary_op : public Rettype /ZZo`   
  { kVw5z3]Xg  
    Left l; XodA(73`i  
Right r; %d*k3 f }  
public : MhNzmI&`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 8I04Nx  
BFt?%E/]  
template < typename T > E"bYl3  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const  db^S@}  
      { vb)Z&V6(  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); k_#ra7zP  
    } :U)q(.53  
n;Tpf<*U  
    template < typename T1, typename T2 > ^kxkP}[Z.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7 }>j [  
      { esx<feP)\  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5j1}?0v_  
    } Z+)R%Z'aL  
} ; Q.#@xaX'{`  
4.7OX&L'G  
$q]((@i.  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 Rv ?G o2  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MFcN.M  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) FOgF'!K  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 h<\o[n7j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! id@!kSR  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 [c]X) @#S  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 7(^<Z5@  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 6c>t|=Ss(  
下面是修改过的unary_op vC[)/w  
xi8RE@gm  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > !=--pb  
class unary_op pa Uh+"y>  
  { 9d^o2Y o  
Left l; kM|akG  
  pbKDtqSn z  
public : :X Er{X  
CUfD[un2D  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} YuSe~~F)j  
>/nS<y>  
template < typename T > QgO@oV*S  
  struct result_1 YOwo\'|=  
  { J/8aDr (+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; )Xg,;^  
} ; /lkIbmV  
)VQ:L:1t(  
template < typename T1, typename T2 > &N GYV  
  struct result_2 YFOSv]w  
  { +b1(sk=4z  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~{iBm"4  
} ; &10vdAnBRC  
1U.se` L  
template < typename T1, typename T2 > 9"1 0:\U  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const / *xP`'T  
  { S9J<3 =  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); P;bl+a'gu  
} &F9BaJ  
01}az~&;35  
template < typename T > DhV($&*M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ))cL+ r  
  { ~V[pu  
  return OpClass::execute(lt(t)); :,%~rR  
} FFb`4.  
YpoO:  
} ; 6 /gh_'&  
eWS[|' dl  
hH[UIe  
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 ^qs=fF  
好啦,现在才真正完美了。 R}c,ahd  
现在在picker里面就可以这么添加了: \.2?951}  
:&}(?=<R}L  
template < typename Right > _O2},9L n  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const @'j=oTT  
  { 5:/ zbt\C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); A\iDK10Q$  
} \{@s@VBx[  
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。 o0^..f  
K@Q_q/(%;  
]3wg-p+  
K)~ m{  
e  p~3e5  
十. bind akHcN]sa2  
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。 V.#,dDC@j  
先来分析一下一段例子 `G&W%CHB  
Q( .d!CQ>  
0ohpJh61Q  
int foo( int x, int y) { return x - y;} >Lp^QP1gU  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 jnsV'@v8Nj  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !c[(#g  
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。 Da*=uW9  
我们来写个简单的。 ~Z!!wDHS  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |F[E h ~  
对于函数对象类的版本: } NW^?37  
S`gUSYS"w  
template < typename Func > 0H,1"~,w]  
struct functor_trait *`OgwMr)M  
  { ,IoPK!5xy  
typedef typename Func::result_type result_type; Q*}#?g  
} ; (iM"ug2  
对于无参数函数的版本: [~9rp]<  
By(:%=.  
template < typename Ret > l4?o0;:)  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 4wh_ iO  
  { ?F]Yebp^  
typedef Ret result_type; /=I&-g xC  
} ; 9~98v;Z1  
对于单参数函数的版本: H$TYp  
%7%7 W*0d  
template < typename Ret, typename V1 > eKi/Mt  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > l{F^"_U  
  { rq?:I:0  
typedef Ret result_type; QLrFAV  
} ; |@? B%sY  
对于双参数函数的版本: BV,P;T0"D  
</F@ 5*  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 0&T0Ls#4  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) >  /B)ZB})z  
  { RFd.L@-]  
typedef Ret result_type; FJKW=1 =,  
} ; B2t.;uz(,  
等等。。。 qa wb9Iud0  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy >y)(M(o  
g\;AU2?p7  
template < typename Func > c=]qUhnH  
struct func_return |3{DlZ2S  
  { fmZ5rmw!  
template < typename T > EM]~yn!+  
  struct result_1 f>\OT   
  { wJ@8-H 8}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JR{3n*  
} ; S o; ;  
yL/EIN  
template < typename T1, typename T2 > Jv1igA21_h  
  struct result_2 3"=% [  
  { UH/)4Wg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; oR (hL4Dc  
} ; +g,:!5pg  
} ; "]J4BZD  
`3+yu' Q'  
uU(G&:@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 @/h_v#W  
f"t\-ux.b  
template < typename Func, typename aPicker > vRa|lGeW  
class binder_1 N"M K 0k  
  { fTiqY72h  
Func fn; hNBv|&D#  
aPicker pk; TxAT ))  
public : YVt#( jl  
9Axk-c  
template < typename T > (+7gS_c  
  struct result_1 !Cxo4Twg  
  { p48M7OV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; !9=hUpRN  
} ; e^kccz2f  
y~'F9E!i  
template < typename T1, typename T2 > }M?\BH&  
  struct result_2 ?:l3O_U 5  
  { (7BG~T  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }Kc[pp|9<  
} ; f!hQ"1[  
)&:4//}a  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} yoa"21E$  
jqq96hP,  
template < typename T > 9EzXf+f  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KrE:ilm#^Y  
  { 0,+RF "R  
  return fn(pk(t)); @Ee{ GH^-  
} hJY= )  
template < typename T1, typename T2 > +c4]}9f!  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y<mmv~=  
  { hZ NS$  
  return fn(pk(t1, t2)); #<d f!)  
} 2RXU75VY  
} ; {<0=y#@u  
j`jF{k b  
,l`4)@{G  
一目了然不是么? ^@?-YWt   
最后实现bind {~NiGH Y  
ipU,.@~#  
M mH[ 7R  
template < typename Func, typename aPicker > -w nlJi1f  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) rT$J0"*=  
  { ,grdl|Dg  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); -JOtvJIQI  
} -oc@$*t  
zf-)c1$*r  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gyi<ot;  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 P 1`X<A  
gN#&Ag<?  
十一. phoenix XnC`JO+7M  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \49LgN@\  
]q@/:I9]  
for_each(v.begin(), v.end(), j8WMGSrrF  
( ELoE-b)Cb  
do_ 6 ,jp-`  
[ +Hx$ABH  
  cout << _1 <<   " , " d]Y-^&]{]  
] oc .H}Eb%Z  
.while_( -- _1), mlC_E)Ed5  
cout << var( " \n " ) db$wKvO1  
) L=Cm0q 3 v  
); f9v%k'T[  
,iKEIxA!  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: p)l>bC?3  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 1.\|,$  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t\LAotTF/  
那么我们就照着这个思路来实现吧: _SU%ul  
^8dd  
s5{N+O)~S  
template < typename Cond, typename Actor > hE.NW  
class do_while ["l1\YCi  
  { g+>$_s  
Cond cd; 3^p<Wx  
Actor act; dH4wyd`  
public : CZ2&9Vb9I  
template < typename T > Hkq""'Mx+w  
  struct result_1 7/*Q?ic  
  { cRYnQ{$'  
  typedef int result_type; |+Gv)Rvp  
} ; ,\*PpcU  
y bWb'+x  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ,G2]3 3Z  
s;oDwT1  
template < typename T > ["4sCB@Tr  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E/x2LYH  
  { ;-SFK+)R"  
  do {#>>dILPr  
    { :N!Fe7H,  
  act(t); Y1 e>P  
  } so[i"ZM)  
  while (cd(t)); T\;7'  
  return   0 ; kMD:~ V  
} aD yHIh8  
} ; s$g"6;_\  
5I#L|+  
?^TjG)e7  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). "#7~}Z B  
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。 "4W@p'  
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。 W)WL1@!Z  
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。 .&Uu w  
下面就是产生这个functor的类: ^`0^|u=  
29:1crzx~  
_-^bAr`z  
template < typename Actor > C.SG m  
class do_while_actor ?xTM mm  
  { Gb)!]:8  
Actor act; tqI]S X  
public : $nR1AOm}.B  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} GLI 5AbQK  
=4RXNWkud  
template < typename Cond > l=(4o4um  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; S`,(10Y  
} ; pqaQ%|<  
UhQsT^b_  
wc #+ Yh6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 bs-O3w  
最后,是那个do_ H>8B$fi)$  
sTu6KMn  
Pba 6Ay6B  
class do_while_invoker r;3{%S._  
  { j$Ttoo  
public : :',.I  
template < typename Actor > ^,@!L-<~(b  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const sT| $@$bN  
  { Yh`P+L  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;6op|O  
} h.\V;6ly  
} do_; lq2Ah=FuN  
b"U{@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w eMC 9T)B  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WfbG }%&J  
最后来说说怎么处理break和continue L_fu<W  
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。 " P A:  
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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