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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda aLlHR_  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 G!o6Y:1!  
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, KY?ujeF  
M>xT\  
G++<r7;x  
HVK0NI  
  class filler '*^9'=  
  { $F NH:r<  
public : 1 hD(l6tG@  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} U2CC#,b!(  
} ; 9FPqd8(]*V  
x+b.9f4xJ  
E<7$!P=z`  
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: lgZ9*@d  
-)xl?IB%  
Ao#bREm  
iJ @p:  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); .[Qi4jm>`  
/IF?|71,m  
A4Q{(z-?  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 q(A_k+NL  
HZ1nuA  
,<Wt8'e  
"c.-`1,t  
二. 战前分析 q_98=fyE6  
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。 pl$wy}W-  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 /U-+ClZi@  
9e.$x%7j  
7P]i|Q{  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T(Bcp^N  
  /* --------------------------------------------- */ v6Wz:|G/u  
vector < int *> vp( 10 ); <":83RCS  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BzV97'  
/* --------------------------------------------- */ reM~q-M~o@  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fRq+pUx U  
/* --------------------------------------------- */ DLD9  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); (!qfd Qq#  
  /* --------------------------------------------- */ u%Mo.<PI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Q)lD2  
/* --------------------------------------------- */ H328I}7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d_ x jW  
)u4=k(  
72_+ b  
)rlkQ'DN  
看了之后,我们可以思考一些问题: ii>^]iT  
1._1, _2是什么? W39J)~D^@  
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。 p"- %~%J=  
2._1 = 1是在做什么? ] SLeWs  
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。 YB!f=_8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ;C=V -r  
+5 gX6V\  
g3^:)$m  
三. 动工 {47Uu%XT  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: +XW1,ly~  
b5I 8jPj4c  
E1dhj3+3  
qnnRS  
template < typename T > "5'eiYm s  
class assignment /-t!)_zvw  
  { 2I& dTxIa  
T value; )X:Sfk  
public : Bj9FSKiH  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5wha _Yet  
template < typename T2 > Sw$/Z)1K&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^)a:D KL  
} ; t0kZFU  
AK%&Kq&PaY  
@F*z/E}e  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G2 V$8lh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment {K}Dpy  
nEW.Y33  
dmcY]m  
m-+>h:1b|9  
  class holder %_CL/H   
  { ?<Hgq8J  
public : #$L/pRC  
template < typename T > %++S;#)~  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Aq7`A^1t$  
  { .F2"tt?'  
  return assignment < T > (t); "u&7Y:)^wr  
} /u`Opv&I  
} ; mG@[~w+  
L<XX?I\p  
lUp%1x+  
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: z4` :n.  
^k{/Yl  
  static holder _1; f)gV2f0t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 vRD(* S9^  
0;,Y_61  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RBg2iG$ 8|  
而不用手动写一个函数对象。 c,ct=m.|6A  
zV;NRf) 9.  
w)1SZ }  
ZCb@!V}=  
四. 问题分析 b"`fS`@/MW  
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。 Zm|il9y4m  
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。 K`ygW|?gt  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 +ut%C.1  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 dS \n 2Qb  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 )te_ <W  
NwQ$gDgu t  
五. 问题1:一致性 K|6}g7&X  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| b j<T`M!  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S$R=!3* "V  
6W7,EIf  
struct holder hp}rCy|01  
  { 'd;aAG  
  // I\rjw$V#  
  template < typename T > K:Z,4Y  
T &   operator ()( const T & r) const ;ByCtVm2  
  { */TO $ ^s  
  return (T & )r; Do^yer~  
} Q&%gpa ).W  
} ; 7)Tix7:9S;  
`Pwf?_2n-  
这样的话assignment也必须相应改动: j.+,c#hFo  
LUz`P6  
template < typename Left, typename Right > 4j i#Q  
class assignment Bxj4rC[  
  { YY'[PXP$Y  
Left l; G4#Yz6O  
Right r; 6O 2sa-{d  
public : !}1l8Y  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?6I`$ &OA  
template < typename T2 > Aqg$q* Y  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ilQ\+xR{b  
} ; ,p\*cHB9  
7Bf4ojKt  
同时,holder的operator=也需要改动: qPhVc9D#  
hKsx7`[  
template < typename T > ;[Eso p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {c&9}u$e  
  { JKCV >k  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); wc~9zh  
} Th~pju  
v yP_qG  
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。 ~IQjQz?  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CyB1`&G>  
O&">%aU1I  
return l(rhs) = r; ?:zMrlX  
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。 6skd>v UU  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: u/\Ipk/  
)%!X,  
template < typename Tp > )MX%DQw  
class constant_t n4ti{-^4|d  
  { C|QJQ@bj0  
  const Tp t; 91#n Aj%  
public : rj5)b:c}  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O9p^P%U"  
template < typename T > I+Fr#1  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )IE) a[wo  
  { Io_7  
  return t; m :]F &s  
} b|`  
} ; Aca ?C  
$>%zNq-F  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 s: MJ{r(s  
下面就可以修改holder的operator=了 ayA_[{j%X  
:/NP8$~@j  
template < typename T > vF@.B M>  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +OUM 4y  
  { Zo,]Dx  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); q?&JS  
} 8ZO~=e  
Fd9Z7C  
同时也要修改assignment的operator() v/wR) 9  
<^8OYnp  
template < typename T2 > )v.\4Q4  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } sM%.=~AN  
现在代码看起来就很一致了。  aK9zw  
]}A yDy6C  
六. 问题2:链式操作 5d82Ms  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 9, 792b  
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'i+{  
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。 /s`xPxvt  
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。 !myF_cv}'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct {*4Z9.2c*  
sk`RaDq@;  
template < typename T > rHgrC MW  
struct result_1 ~9+\  
  { ymyk.#Z<%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; YA^g[,  
} ; rYr.mX  
QgX[?2  
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: Q|cA8Fn  
9L9mi<,  
template < typename T > Yy0m &3[  
struct   ref [ x|{VJ(h  
  { rx;zd?  
typedef T & reference; GpM_ Qp  
} ; x68s$H  
template < typename T > BLhuYuON  
struct   ref < T &> *CXVA&?  
  { K3t^y`z  
typedef T & reference; YY<e]CriU  
} ; D$c4's `5  
_qqJ>E<0  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _26F[R1><~  
c}FZb$q#  
template < typename T > qT L@N9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .{W)E  
  { I^6zUVH  
  return l(t) = r(t); ~UJ_Rr54  
} [VP ~~*b  
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。 Au/n|15->C  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 VN8ao0^d;d  
ZK]C!8\2|  
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 WChJ <[]W  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: `p%&c%*A  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象  `#lNur\x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 zKk2>.  
最后的布局是: oFV >b  
                Add j7 D\O  
              /   \ I(Yyg,1Z  
            Divide   5 /P0%4aWu=  
            /   \ )y:~T\g  
          _1     3 R{hKl#j;>  
似乎一切都解决了?不。 U{o0Posg  
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。 .gWYKZM  
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。 7>J8\=  
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: ZOG6  
^1S(6'a#  
template < typename Right > \6xVIQ& 0  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const BUcze\+  
Right & rt) const F XOA1VEg  
  { kGMI ?  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); :- ydsR/  
} Khxl 'qj  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 T0Q)}%L  
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。 nrMm](Y45  
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。 ,P<n\(DQ  
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。 g Xvuv^  
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。 s7<x~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? -[4Xg!apO  
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:  `' 5(4j  
_*+ 7*vAL  
template < class Action > W^q;=D6uh  
class picker : public Action `|;R}"R;  
  { Z*QsDS  
public : ?*a:f"vQ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5 d S5,  
  // all the operator overloaded nqt;Ge M  
} ; Z| Z447_  
5~CHj  
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。 hd.^ZD7  
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: Qj?FUxw  
4QZ -7_  
template < typename Right > E3y"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const <IGQBu#ZH  
  { }r6SV%]:  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ex~[Hk4ow  
} ao<@a{G  
GH![rK  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _ pM&Ya  
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。 z{cIG8z  
O/>$kG%ge  
template < typename T >   struct picker_maker AW4N#gt8',  
  { Tz1St{s\  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }| _uqvin  
} ; S,EXc^A7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 16[>af0<g  
  { ~fn2B  
typedef picker < T > result; P'GX-H  
} ; T@uY6))>F  
[L8Bgw1  
下面总的结构就有了: 3HC aZ?Ry'  
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。 qCn(~:  
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。 R}a,.C  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 hVI $r  
至此链式操作完美实现。 Slcf=  
M;={]w@n  
ZJ@M}-4O1  
七. 问题3 .0S.7w3dZo  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ,2/qQD n/  
*;8tj5du  
template < typename T1, typename T2 > 8'_>A5L/C  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |f&)@fUI  
  { f*7/O |Gp  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &aldnJ  
} (Kd;l &8  
[s"3g\L';  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: abUvU26t  
:f?\ mVS+  
template < typename T1, typename T2 > qi_[@da f?  
struct result_2 &i4*tE3],  
  { ?N<* ATC L  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; :O)\v!Z  
} ; \1hbCv$Hf  
h}i /u  
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? cHs@1R/-s  
这个差事就留给了holder自己。 9%j_"+<c  
    W)ihk\E  
(p'yya{(  
template < int Order > \,i9m9;y  
class holder; wGD".CS0  
template <> ilEWxr;,  
class holder < 1 > Nt9M$?\P  
  { o {Sc  
public : \%z#|oV#<  
template < typename T > %+YLe-\?  
  struct result_1 &WE|9  
  { 3t5`,R1@t  
  typedef T & result; O7 %<(  
} ; [URo#  
template < typename T1, typename T2 > \:-#,( .V  
  struct result_2 <61T)7  
  { %eB0 )'  
  typedef T1 & result; B *p`e1  
} ; ~q4KQ&.!  
template < typename T > 9{@[ l!]W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2W:R{dHE  
  { l5QH8eNwME  
  return (T & )r; R)MWO5  
} oa$-o/DhB  
template < typename T1, typename T2 > Ppi/`X  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const c[J(H,mt/  
  { A(G%9'T  
  return (T1 & )r1; !|;^  
} bD*V$w*P  
} ; U>?q|(u  
8\HL8^6c5  
template <> &NZl_7P L  
class holder < 2 > lx$]f)%~  
  { 6x|"1 G{  
public : (T:OZmEO.  
template < typename T > ?=,4{(/)  
  struct result_1 X-2rC  
  { BH6)`0&2*N  
  typedef T & result; mW~t/$Y$  
} ; d5h]yIz^  
template < typename T1, typename T2 > !=%0  
  struct result_2 ,PC'xrEo  
  { [mwJ*GJ-  
  typedef T2 & result; ]5| o8.  
} ; 6Y?%G>$6  
template < typename T > Bu|U z0Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zj:= 9$  
  { zY_xJ"/9  
  return (T & )r; bW03m_<M<1  
} OiBDI3,|+  
template < typename T1, typename T2 > uG<VQ2LM  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -7jP'l=h  
  { XRoMD6qf;  
  return (T2 & )r2; vxuxfi8x  
} dQP7CP  
} ; .G-F5`2I  
YDh6XD<Z  
VG FWF3s  
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> >。 wkNf[>jX?  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2y6@:VxSh  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 'lmZ{a6  
1K(a=o[Ce  
return l(i, j) = r(i, j); 9 {&APxm  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >JdA,i}1  
:(IP rQ  
  return ( int & )i; 2K >tI9);  
  return ( int & )j; 9J>b6   
最后执行i = j; u=j|']hp#&  
可见,参数被正确的选择了。 dzA5l:5  
yWS #{| o(  
jC_7cAsl  
VjZ_L_U}  
6@0 wKV!D  
八. 中期总结 si`{>e~`6P  
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: >)5=6{x  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 s=)0y$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Cjvgf .>$  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor TTNgnP  
[y^)&L$=  
m3|KIUP  
X`,4pSQ;  
,.# SEv5  
r 5$(  
九. 简化 2m`4B_g A  
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。 ?(8z O"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 8mjP2  
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: x.>E7 +  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Y~RZf /`  
  +-*/&|^等 c[=%v]j:u  
2. 返回引用。 F~Kd5-I@  
  =,各种复合赋值等 zs+[Aco)  
3. 返回固定类型。 %9_wDfw~  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Q:iW k6  
4. 原样返回。 4fDo}~  
  operator, >M` swEj  
5. 返回解引用的类型。 ":,HY)z  
  operator*(单目) wf7<#jIq  
6. 返回地址。 TO\%F}m(  
  operator&(单目) Q37VhScs  
7. 下表访问返回类型。 Pn{yk`6E  
  operator[] -Q@jL{Ue  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 h]Zc&&+8{  
  operator<<和operator>> M/U$x /3K  
v}6YbY Tq  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 !$q1m@K1  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Tb-`0^y&X1  
 1fbd/-h  
template < typename Left > 5H6GZ:hp  
struct value_return c%.f|/.k  
  { V:42\b7x  
template < typename T > ~L(_q]  
  struct result_1 ~A0E4UJgq  
  { oeXNb4; 4  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; CiP-Zh[gZ  
} ; X$JO<@x  
.}fc*2.'  
template < typename T1, typename T2 > VmQ7M4j*  
  struct result_2 \Rn.ug  
  { ADX}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 3&*0n^g  
} ; vg5zsR0u  
} ; }\u~He%  
+N[dYm  
i7~oZ)w  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait k?Jzy  
w8%yX$<  
下面我们来剥离functor中的operator() 4x'^?0H@  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 6\86E$f=h  
ZP)=2'RY  
return l(t) op r(t) %9mCgHQ9  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) qn@Qd9Sf  
return op l(t) 89l_%To  
return op l(t1, t2) HkvCQH  
return l(t) op SU# S'  
return l(t1, t2) op M;MD-|U  
return l(t)[r(t)] ^F?H)[0  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] y<F$@  
^ +{ ~ ^y7  
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: MC#bo{Bq3-  
单目: return f(l(t), r(t)); w & RpQcV  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); B4R,[WE"  
双目: return f(l(t)); C>68$wd>  
return f(l(t1, t2)); 5, Yk5?l<'  
下面就是f的实现,以operator/为例 Cw{#(xX  
jZv8X 5i  
struct meta_divide #bu`W!p}  
  { Q,\lS  
template < typename T1, typename T2 > Wc3!aLNx  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) n+GCL+Mo  
  { N83RsL "}_  
  return t1 / t2; lYw A5|+  
} {OAy@6 +  
} ; \f66ipZK*  
iI&SI#; _  
这个工作可以让宏来做: /HzhgMV3  
<2cq 0*$  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ FeV=4tsy  
template < typename T1, typename T2 > \ 9:~,TH  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 5 (H; x74  
以后可以直接用 r)j#Skh].  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) R&xD|w8UjM  
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 dN*<dz+4r  
(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。。。) RM<\bZPc  
Olxb`x  
3b&W=1J  
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 W)4xO>ck*3  
NZlJ_[\$C  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 0_]aF8j  
class unary_op : public Rettype )i!)Tv  
  { p>}N9v;Bo  
    Left l; S'@"a%EV  
public : -x_iqrB  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h,p&/oU4U  
b6/:reH{  
template < typename T > 1$Hf`h2  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 9MYt4  
      { 8c/Ii"1  
      return FuncType::execute(l(t)); 3o^V$N.  
    } ZRQPOy  
9Akwr}  
    template < typename T1, typename T2 > x< 3vA|o  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const x4( fW\  
      { mE7Jv)@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); uBMNkN8  
    } O~Fk0}-  
} ; =& lYv  
k m|wB4  
'Qfy+_0  
同样还可以申明一个binary_op P<(mH=K  
7> ]C2!  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > >5gzo6j/  
class binary_op : public Rettype jXDo!a| 4y  
  { nagto^5X  
    Left l; Z)&HqqT3p  
Right r; 5(|ud)v  
public : j,-7J*A~  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Oxvw`a#  
lKwcT!Q4  
template < typename T > a[!d)Y:zx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E4.IS =4S  
      { atAA[~  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $3Ia+O   
    } dEp=;b s  
sg2C_]i,H  
    template < typename T1, typename T2 > j%h Y0   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Lgfr"{C  
      { 8UcT? Zp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); /W>"G1)  
    } KAzRFX),  
} ; iau&k `b`  
D-!%L<<  
!R@4tSu  
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 F"C Yrt  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 G<eJ0S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) E=QQZ\w  
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。 e- CW4x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! jYF3u0 )  
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。。。 1hWz%c|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IA4(^-9  
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) >KFJ1}b|3  
下面是修改过的unary_op :<gk~3\  
}+J@;:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -tdG} Gu  
class unary_op n}?G!ySg  
  { do,X{\  
Left l; J5T#}!f  
  J;`~ !g  
public : zJ`(LnV  
WXU6 J?tIm  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dFFqs&cQ  
L />GYx  
template < typename T > HWBom8u0  
  struct result_1 R2`g?5v  
  { j[cjQ]>~'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; vBx^zDe  
} ; $H}Mn"G  
B_2>Yt"  
template < typename T1, typename T2 > |hM)e*"  
  struct result_2 |Ze}bM=N  
  { !?/bK[ P,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; _'U?!  
} ; I "2FTGA  
|/;5|  z  
template < typename T1, typename T2 > z:5ROlk0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ""^BW Re D  
  { QB,ad   
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); X)OP316yx  
} jt--w"|-r  
HPKyAcS\  
template < typename T > ;i :wY&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dRa<,@1"  
  { J*X.0&Toc  
  return OpClass::execute(lt(t)); @|Bp'`j%J  
} reJ?38(  
O Zm[i H  
} ; ~HRWKPb  
'LLx$y.Ei[  
p|V1Gh<  
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 {Y%=/ba W  
好啦,现在才真正完美了。 N-YZ0/c  
现在在picker里面就可以这么添加了: {WOfT6y+  
i bs "Iv34  
template < typename Right > IFofF Xv_  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const "mDrJTWa  
  { Q]UYG(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); <" l;l~Y1  
} u!k<sd_8B  
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。 B^~Bv!tHWr  
3#9r4;&  
p!QneeA`&X  
= S8>  
V9+"CB^  
十. bind S_VncTIO  
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。  Rha3  
先来分析一下一段例子 pbxcsA\  
^GaPpm  
6Ok=q:;  
int foo( int x, int y) { return x - y;} V?dK*8s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 H6S vU  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 L9?/ -@M  
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。 O[p^lr(B7  
我们来写个简单的。 lT!$\E$1   
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Xb:BIp!e  
对于函数对象类的版本: (DP9& b  
xj q7%R_,  
template < typename Func > 4U;XqUY /  
struct functor_trait m&~Dj#%(w  
  { f%[ukMj&  
typedef typename Func::result_type result_type; $SGA60q  
} ; (My$@l973  
对于无参数函数的版本: @&xaaqQ-  
N z3%}6F:  
template < typename Ret > R{KIkv  
struct functor_trait < Ret ( * )() > >AX~c jo  
  { Cm<j*Cnl  
typedef Ret result_type; x`6^+>y^  
} ; ?r E]s!K  
对于单参数函数的版本: !5SQN5K  
I&fh  
template < typename Ret, typename V1 > ^C)TM@+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ZMMo6;  
  { P(gVF |J?  
typedef Ret result_type; r{2].31'  
} ; ,\9mAt1O  
对于双参数函数的版本: fDEu%fUYZ  
zvb} p  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > jM1%6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <RPoQ'.^  
  { 27 145  
typedef Ret result_type; Li-(p"  
} ; $K_YC~  
等等。。。 K7xWE,y  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy T<e7(=  
q&Tn>B  
template < typename Func > =i^<a7M~  
struct func_return #W%)$k c  
  {  c(V=.+J  
template < typename T > 7Cd_zZ  
  struct result_1 |!?WQ[  
  { {pb9UUP2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; z1'FmwT  
} ; z'oiyXEE3  
(YYj3#|  
template < typename T1, typename T2 > ./&zO{|0]  
  struct result_2 'LbeL1ca  
  { m&`(p f4A  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; qQxA@kdd  
} ; Q-8'?S  
} ; =0PRAc  
QSF"8Uk  
p>:ef<.i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [l':G]  
W[>iJJwz  
template < typename Func, typename aPicker > 5Z9~ &U  
class binder_1 )jlP cO-  
  { 2T@L{ql  
Func fn; 6 tc:A5mK  
aPicker pk; GjeUUmr  
public : .B'UQ|NR  
bbNU\r5%  
template < typename T > i>Fvmw  
  struct result_1 v. Xoq  
  { I%9bPQ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; kYxl1n v  
} ; @q&|MMLt  
<8rgtu!VU  
template < typename T1, typename T2 > ,jRcl!n`  
  struct result_2 o#xgrMB  
  { U~*c#U"bh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 6X7s 4  
} ; ,\o<y|+`S  
b4Cfd?'  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ieo|%N{'  
q]6_ rY.  
template < typename T > ohrw\<xsu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %5JW< 9  
  { 2wx!Lpr<i_  
  return fn(pk(t)); ?fK^&6pI  
} `,wc Q  
template < typename T1, typename T2 > PSTu/^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Ag0]U  
  { + <Z+-  
  return fn(pk(t1, t2)); YC]PN5[1!  
} b'velj3A  
} ; 3{N\A5 ~  
5kcJ  
T8n-u b<  
一目了然不是么? :GQ UM6  
最后实现bind [tUv*jw%  
'_B_&is  
[2Iau1<@  
template < typename Func, typename aPicker > q0&Wk"X%rr  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) NB E pM  
  { /ZHO>LNN|  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); [?-]PZ  
} _N98vf0o  
OI+E (nA  
2个以上参数的bind可以同理实现。 $[,l-[-+  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 BBcj=]"_  
Bwjg#1E  
十一. phoenix a`#S|'oatC  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: QwBXlO?  
z^r |3;  
for_each(v.begin(), v.end(), <}d/v_+pnh  
( R1}IeeZO?&  
do_ ;Xqn-R  
[ (vKI1^,  
  cout << _1 <<   " , " uJgI<l'|e3  
] [FGgkd}  
.while_( -- _1), "Nbos.a]5  
cout << var( " \n " ) jZRhKT  
) VBM/x|'  
); [g#s&bF  
i^WIr h3a  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 4IZlUJ?j+c  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor YgEM:'1f  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +P|2m"UA  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cf)J )  
rj3YTu`  
8W;2oQN7  
template < typename Cond, typename Actor > >8|+%pK8<  
class do_while SET-8f  
  { ~AQ>g#|%  
Cond cd; V5AW&kfd  
Actor act; GB>aT-G7q  
public : s"i~6})K<$  
template < typename T > FI8k;4|V  
  struct result_1 O}C)~GU  
  { J*j5#V];  
  typedef int result_type; If;R?j0;Q  
} ; X"j>=DEX  
Rn-G @}f  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} "b]#MO}P  
{^J!<k,R\;  
template < typename T > Iq^if>  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (bv,02  
  { V@%  
  do ^P?vkO"pB?  
    { h0Ee?=  
  act(t); UQI f}iR  
  } b}@(m$W  
  while (cd(t)); B76 v}O:  
  return   0 ; ZYcd.?:6  
} |CIC$2u  
} ; oq$w4D0Z  
\~#WY5  
f8'MP9Lv  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). rC BfD  
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。 02\JzBU  
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。 Qf xH9_  
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。 nN aXp*J  
下面就是产生这个functor的类: BAV>o|-K  
so+4B1$)q  
RJ~ %0  
template < typename Actor > >o~Z>lr  
class do_while_actor # ??%B  
  { vfwA$7N  
Actor act; }gGkV]  
public : \NK-L."[  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \.#p_U5In  
fP[& a9l  
template < typename Cond > i ev>9j  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 9o0!m Cq  
} ; BFVAw  
@hif$  
p $ouh  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 fD4ICO@  
最后,是那个do_ e ZLMP  
~n?>[88"  
wO.iKX;  
class do_while_invoker JOb MZA$  
  { mC[UXN/  
public : "i&"* ~  
template < typename Actor > rwE%G>Vb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 6!q#x[A  
  { r$(~j^<s  
  return do_while_actor < Actor > (act); ?_g1*@pA  
} RJ4. kt  
} do_; +jP~s  
tPfFqqT  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ;V5yXNQ   
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 bKDA!R2  
最后来说说怎么处理break和continue wJ+Aw  
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。 9GLb"6+PK  
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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