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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda qg6Hk:^r  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 i`8!Vm  
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, :eQx di'  
3g2t{ %  
ZLKS4  
<WBGPzVZE  
  class filler 8gBqur{  
  { +I\ bs.84  
public : S_2I8G^A  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} e@^}y4 C  
} ; uNhAfZ  
ZVIBmx  
iJrscy-  
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: o ohf))  
+bf%]   
|klL KX&  
6nGDoW#  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); rzaEVXbz1  
! 2Y, a  
l/rhA6kEU  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 gYzKUX@  
R?|_` @@A  
N}F G%a  
!FpMO`m  
二. 战前分析 //Tr=!TQu  
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。 $ 9QVl  
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 JBUJc  
" 31C8  
<O\z`aA'q  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); FT (EH  
  /* --------------------------------------------- */ [V jd )%  
vector < int *> vp( 10 ); vlj|[joXw  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 4?yc/F=kI  
/* --------------------------------------------- */ ={L:q8v)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); dnIBAe  
/* --------------------------------------------- */ g\ *gHHa  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 'pm2C6AC  
  /* --------------------------------------------- */ (vj2XiO^+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); zLh ~x  
/* --------------------------------------------- */ rX{|]M":T  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); *.nqQhW  
^*{ xTB57  
@#Xzk?+  
3UN Jj&-`  
看了之后,我们可以思考一些问题: !&'xkw`  
1._1, _2是什么? b$Uwj<v  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %W&=]&L  
2._1 = 1是在做什么? A&t'uY6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 swLgdk{8n  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 :&or'Yi}  
:sPku<1is  
8v]{ 5  
三. 动工 TyBNRnkt  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: hU=J^Gi0  
Z(}x7jzW  
x(=kh%\;  
ap6Vmp  
template < typename T > fnmZJJ,Q  
class assignment W X\%FJ  
  { )Y *?VqZn  
T value; *V"cu  
public : ZXU e4@qfl  
assignment( const T & v) : value(v) {} l E&hw  
template < typename T2 > s*8hN*A/,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } RD_;us@&&*  
} ; -dvDAs{X  
;!~;05^iD  
dIpt&nH&$  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 G8;S`-D1a,  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment rf`Br\g8  
nL:vRJr-$  
&% *S  
MW4dPoa  
  class holder } 1XLe  
  { j{;3+LCo*  
public : ?&GMp[  
template < typename T > f^%E]ki  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const -91l"sI  
  { y2qESAZ%k}  
  return assignment < T > (t); SY$%!! @R  
} .e"jnP~  
} ; U|Jo[4A  
6/-!oo   
{!/y@/NK2  
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: V.-?aXQ*  
<m6Xh^Ko;  
  static holder _1; pJv?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 C`jP8"-  
i L m1l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]Z84w!z  
而不用手动写一个函数对象。 &iGl)dDr  
H]!y |p  
W?l .QQk  
vfbe=)}[  
四. 问题分析 K4F!?#  
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。 b?bYPN+  
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。 G/8xS=  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ?X9 =4Z~w  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 {&<}*4D  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 k0YsAa#6V  
Y(:OfC?  
五. 问题1:一致性 O)5PUyC:H  
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?| 3w9 ]@kU  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 sTA/2d  
=3zn Ta }  
struct holder @NH Ruk+  
  { '0O[d N  
  // eB\r/B]  
  template < typename T > ]8_h9ziz  
T &   operator ()( const T & r) const H3c=B /+  
  { w7Pe< vT  
  return (T & )r; RYV6hp)|  
} >=`c [=:Z_  
} ; bMUIe\/v[  
 vV[dJ%  
这样的话assignment也必须相应改动: 5"gRz9Ta`  
0%qUTGj  
template < typename Left, typename Right > (En\odbvt  
class assignment #VOjnc/rW  
  { (wlsn6h  
Left l; z8j(SI;3  
Right r; qE`=^  
public : Fm;)7.% >  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @\D D|o67  
template < typename T2 > {''|iwLr  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 'iVo,m[yKU  
} ; BH-[q9pf  
*QG3Jz  
同时,holder的operator=也需要改动: YMi(Cyja&  
}]~}DHYr  
template < typename T > ) *A,L%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const '<0q"juXE  
  {  q%k+x)  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TN %"RL  
} bSr 'ji  
6oP{P_Pxi  
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。 Z M+Hb_6f  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 tRy D@}  
ZmULy;{<)  
return l(rhs) = r; `Q&] dE=  
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。 &1p8#i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: +r0eTP=zf  
4{DeF@@  
template < typename Tp > )R^Cqo'  
class constant_t Jrk^J6aa  
  { }R1`ThTM  
  const Tp t; 2Z O'X9  
public : j>o +}p?3I  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} bJ|?5  
template < typename T > <]'"e]  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const @ g75T`N  
  { N4To#Q1w  
  return t; 0H3T'J%r  
} Q@2tT&eL  
} ; GVEWd/:X(  
u!uDu,y  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 .UrYF 0  
下面就可以修改holder的operator=了 W"kw>JEt  
VM]IL%AN  
template < typename T > 1qC:3 ;P  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %]ayW$4  
  { ,z1!~gIal  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,w%oSlOu  
} * |HZ&}  
 j/9QV  
同时也要修改assignment的operator() =4e=wAO(i  
p{a]pG+3  
template < typename T2 > 8'lhp2#h  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } DLYZsWA,  
现在代码看起来就很一致了。 n r>{ uTa  
cU*lB!  
六. 问题2:链式操作 H\I!J@6g  
现在让我们来看看如何处理链式操作。  <8)s  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 RW 7oL:$dt  
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。 c[ ony:6  
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@JF'  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct [S]!+YBK  
}IN_5o((  
template < typename T > {TncqA  
struct result_1 c,q"}nE8w  
  { HJ qQlEq  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; F4rKFMr  
} ; q{GSsDo-:V  
p%"yBpSK  
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: b;L>%;  
}E5#X R  
template < typename T > )_v\{N  
struct   ref )@qup _M@  
  { *e<Eu>fW#&  
typedef T & reference; fcICFReyV  
} ; W3/ 7BW`  
template < typename T > 5)yOw|Bd  
struct   ref < T &> ChTXvkdH  
  { ,iVPcza  
typedef T & reference; +SQjX7] %  
} ; kV ,G,wo  
h1XMx'}B  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |:9Ir^  
5}eQaW48  
template < typename T > cVay=5].  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -@L's{J{M  
  { "]m*816'  
  return l(t) = r(t); ^%8qKC`Tt  
} `x} Dk<HF  
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。 3}4p_}f/[4  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 zq;DIWPIoJ  
h/Hl?O8[  
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 XocsSs  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: !\0F.*   
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 OB6J.dF[%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 7%9)C[6NSs  
最后的布局是: "#twY|wW  
                Add xP/OsaxN  
              /   \ pDq#8*q+v  
            Divide   5 ku9@&W+  
            /   \ nlzW.OLM  
          _1     3 ALd]1a&  
似乎一切都解决了?不。 ]jc_=I6)  
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。 j u*fyt  
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。 A)hhnb0o  
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: !7*(!as  
O4EIE)c  
template < typename Right > .Z=Ce!  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 8geek$FY x  
Right & rt) const YOV :  
  { %X4-a%512  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); dk_,YU'z  
} d(fPECv(  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 gF[6c`-s  
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。 M!gBmQZ1  
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。 mz\NFC<  
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-pH Quu3  
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。 gg-};0P-  
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? ?MC(}dF0  
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: Xsd $*F@<  
\+k, :8s/  
template < class Action > ^/>Wr'w   
class picker : public Action 4\N_ G @  
  { J/'M N  
public : #JA}LA"l  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 5"JU?e59M  
  // all the operator overloaded F7{R~mS;  
} ; c>ad0xce6  
1")FWN_K/T  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 p9-0?(]  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: M8';%  =@  
G#H9g PY  
template < typename Right > !4R>O6k   
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 74K)aA  
  { X JY5@I.  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ^qxdmMp)l  
} A&?}w_|9  
x;]x_f z  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > <EMkD1e  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =m}TU)4.  
^m*3&x8  
template < typename T >   struct picker_maker ]gu1#  
  { 6Rcu a<;2P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ~TDzq -U)  
} ; ; XG]Q<S\  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > BhKO_wQ?:J  
  { L=,OZ9aA  
typedef picker < T > result; &1wpGJqm  
} ; qZaO&"q  
Xv0F:1  
下面总的结构就有了: D?e"U_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 +W9]ED  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 JO2xT#V  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 `=79i$,,t  
至此链式操作完美实现。 Ap%O~wA'  
fk>l{W}e)  
Z>F@n Tzb>  
七. 问题3 .o}%~g<d  
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。 %[w Tz$S"  
1otspOy  
template < typename T1, typename T2 > =7 VCtd/  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :NuR>~  
  {  c/ _yMN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); -vV'Lw(  
} 3DW3LYo{  
2F1ZAl  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: *g1L$FBG  
*Bs^NU.  
template < typename T1, typename T2 > ic-IN~J-  
struct result_2 P@gt di(Q  
  { Ep mJWbU  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +Hj/0pp  
} ; jYWw.g<  
e*:}$u8 a  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? {"m0)G,G  
这个差事就留给了holder自己。 p1D()-  
    FI{AZb_'  
HT"gT2U+  
template < int Order > EKuSnlTXba  
class holder; IIxJqGN:  
template <> e_/x&a(i8  
class holder < 1 > s~J=<)T*6  
  { Seda}  
public : XJSa]P^B1  
template < typename T > %cX"#+e  
  struct result_1 >,"sHm}l%  
  { ,=|4:F9  
  typedef T & result; Vl<9=f7[  
} ; ne4c %?>t  
template < typename T1, typename T2 > CWi8Fv  
  struct result_2 < Dd%  
  { W"Q!|#;l.  
  typedef T1 & result; _ h9o@  
} ; ',ZF5T5z@  
template < typename T > ; 0ko@ \Lq  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %/T7Z; d  
  { oG_C?(7>  
  return (T & )r; :p>hW!~  
} Ma6W@S  
template < typename T1, typename T2 > ZenPw1-  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S`iR9{+&  
  { ewnfeg1  
  return (T1 & )r1; rbyY8 bX  
} "MnSJ 2  
} ; YT=eVg53  
& Kmy}q  
template <> yNa;\UF  
class holder < 2 > ^Kqf ~yS%  
  { Au.:OeJm  
public : I@\+l6&#;  
template < typename T > 5G(E&>~  
  struct result_1 t> . Fl-  
  { 3b!,D  
  typedef T & result; gnLn7?  
} ; 40#9]=;}  
template < typename T1, typename T2 > SEM8`lnu  
  struct result_2 C\Vg{&'  
  { 2z_2.0/3  
  typedef T2 & result; {38\vX,I(w  
} ; Z\? E3j  
template < typename T > ?Elg?)os  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const V8PLFt;  
  { "DQ'C%sL9  
  return (T & )r; ^Ga&}-  
} %=Tr^{ i  
template < typename T1, typename T2 > ;..o7I  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 1] #9  
  { K |*5Kwi  
  return (T2 & )r2; G[Tl%w  
} cozXb$bBY  
} ; gU1#`r>[)  
,9of(T(~  
:243H  
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> >。 ~R]35Cp-#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "A3dvr  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: )TJS4?  
2e1]}wlK  
return l(i, j) = r(i, j); x83a!9  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) )oU)}asY  
W5pb;74|  
  return ( int & )i; ^Q.,\TL01  
  return ( int & )j; {0v*xL_O^  
最后执行i = j; qlsQ|/'D  
可见,参数被正确的选择了。 O1P=#l iYX  
qOy=O [+9  
j9R6ta3\l  
`tEo]p  
md bp8,O  
八. 中期总结 +?m0Q;%b  
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: ]lBGyUJn  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 6bO~/mpWT~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 a~ ]bD  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 'g)n1 {  
U|@V 74  
d=3'?l`  
_yH`t[  
}-DE`c  
izZ=d5+K  
九. 简化 06 mlj6hV  
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。 h|;qG)f^  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 {i [y9  
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: OB-Q /?0  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 D g>^ A  
  +-*/&|^等 =!b6FjsiG  
2. 返回引用。 s9)8b$t]  
  =,各种复合赋值等 LM)`CELsYc  
3. 返回固定类型。 f{&bOF v  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?GT@puJS-  
4. 原样返回。 @T-p2#&  
  operator, `>lzlEhKV  
5. 返回解引用的类型。 Pm{*.AW1  
  operator*(单目) )2e#HBnH  
6. 返回地址。 4QHS{tj  
  operator&(单目) g"_C,XN  
7. 下表访问返回类型。 <skajQQ  
  operator[] HMGB>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ,IHb+K  
  operator<<和operator>> 0?DC00O  
'LE"#2Hu  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ';B#Gx  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,&^3Z  
,)FdRRj  
template < typename Left > aA'TD:&p1  
struct value_return B4Y(?JTx  
  { #*%q'gyHT  
template < typename T > tY|8s]{2  
  struct result_1 Nw_@A8-r  
  { G}d-(X  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m#!=3P7T  
} ; YB(Gk;]  
Qdk6Qubi!  
template < typename T1, typename T2 > BUZ _)  
  struct result_2 H^%lDz  
  { L1{GL #qV  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *fMpZ+;[m  
} ; AyKMhac  
} ; NAC_pM&B  
p=Q0!!_r  
7- d.ZG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait wK_]/Q-L  
Z8O n%Mx{"  
下面我们来剥离functor中的operator() c}Z6V1]QP  
首先operator里面的代码全是下面的形式: r,1e 'd:  
fV>CZ^=G  
return l(t) op r(t) k?B[>aQn.0  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) )!bUR\  
return op l(t) |SZo' 6  
return op l(t1, t2) %r\n%$@_  
return l(t) op 21X`h3+=  
return l(t1, t2) op Dim> 7Wbh  
return l(t)[r(t)] 4BL;FO  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] #6v27:XK  
'dG%oDHX]P  
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: ;bzX% f?|G  
单目: return f(l(t), r(t)); 2F{hg%  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); gV;H6"  
双目: return f(l(t)); e}Vw!w  
return f(l(t1, t2)); /^SAC%PD  
下面就是f的实现,以operator/为例 XN=67f$Hw  
,_.I\EY[  
struct meta_divide }Db[ 4  
  { s8"8y`u  
template < typename T1, typename T2 > {P%9  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) yF}OfK?0f  
  { ))kF<A_MK  
  return t1 / t2; z G }?  
} f"G-  
} ; CvSIV7zYo  
8`>h}Q$  
这个工作可以让宏来做: 5zJj]A  
^FmU_Q0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ >eQr<-8  
template < typename T1, typename T2 > \ 7"F*u :  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; #AkV/1Y  
以后可以直接用 h0--B]f@  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @}p2aV59  
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 (tah]Bx  
(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。。。) 8I20*#  
GG064zPq7  
wcSyw2D  
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 Bs+(L [Z  
h` U?1xS  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > - O98pi  
class unary_op : public Rettype >2$5eI  
  { v,-{Z1N%m  
    Left l; J?@DGp+t  
public : O4\Z!R60g  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} U @ ?LP  
;h6v@)#GX  
template < typename T > _ nA p6i  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k(>h^  
      { {e[%;W%c&  
      return FuncType::execute(l(t)); =!O*/6rz  
    } /tV/85r  
'FlJpA}  
    template < typename T1, typename T2 > b5$Jf jI  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [yl sz?  
      { nkxzk$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Q?ahr~qo  
    }  B[=(#W  
} ; (fNUj4[  
CTt vyr  
6R-&-4  
同样还可以申明一个binary_op YBYZ=,"d  
K 8n4oz#z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > t*z~5_/  
class binary_op : public Rettype 'E/*d2CDM(  
  { 0iULCK  
    Left l; H9h@sSg  
Right r; IEKU-k7}Z  
public : #_lt~^ 6  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} C{sLz9  
 S( S#  
template < typename T > /MY9 >  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z,qRcO&  
      { ~<<nz9}o_  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); /,!qFt  
    } pi=-#g(2  
Vd".u'r  
    template < typename T1, typename T2 > b KTcZG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tQZs.1=z  
      { E$W{8?:{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y2xL>F  
    } @L.82p{h  
} ; A(?\>X 9g  
1(|D'y#  
IG(?xf\C  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 X37L\e[c  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,yd MU\so(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ]| N3eu  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ^~{$wVGa  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! :[ k4Z]t8  
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。。。 +k dT(7  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 (P&4d~) m  
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) rl9. ]~  
下面是修改过的unary_op g{W;I_P^9  
x~.:64  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > wi9DhVvc 0  
class unary_op 0ye!R   
  { u0P)7~%  
Left l; .sQ=;w/ZA  
  R[ 49(>7H4  
public : d,8mY/S>w  
"ZTTg>r  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} | 8qBm  
bSVlk`  
template < typename T > :2njp%  
  struct result_1 e]jH+IR:>  
  { Bo<>e~6P  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R!l:O=[<  
} ; u:aW 8  
TCT57P#b  
template < typename T1, typename T2 > SQeRSz8bK4  
  struct result_2 YF+n b.0.  
  { dw.F5?j`b  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Wf{O[yL*  
} ; V([~r,  
P&Pj>!T5  
template < typename T1, typename T2 > mv5n4mav  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const yLsz8j-QJ  
  { V5p= mmnA,  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); n}s~+USZX  
} 3Tn)Z1o  
5 H#W[^s"  
template < typename T > \rVQQ|l   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 7' S@3   
  { 0afei4i~N  
  return OpClass::execute(lt(t)); 3!5Ur&  
} O?<&+(uMTT  
_EF&A-kX|u  
} ; Oy 2+b1{  
w.& 1%X(k  
'#(v=|J  
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 )K'N(w  
好啦,现在才真正完美了。 aZEn6*0B  
现在在picker里面就可以这么添加了: zG e'*Qei  
/r12h|  
template < typename Right > ""s]zNF}  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const K}=|.sE9  
  { #2`D`>7456  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1SrJ6W @j[  
} 4%1D}9hO6  
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。 ?<6CFH]  
l4TpH|k  
'ejvH;V3i  
"R8KQj  
Hcc"b0>}{  
十. bind %Th>C2\  
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。 @iEA:?9uX  
先来分析一下一段例子 rHP%0f 9:  
f]7M'sy|  
q5>v'ZSo  
int foo( int x, int y) { return x - y;} F @Te@n  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1  iD= p\  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 >Z1q j>  
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。 &qS[%K )  
我们来写个简单的。 w`l{LHrR  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &K/FyY5  
对于函数对象类的版本: S$2b>#@UJ  
K(XN-D/c  
template < typename Func > _gD pKEaY  
struct functor_trait &YDK (&>  
  { JsO *1{6g  
typedef typename Func::result_type result_type; "bDs2E+W  
} ; d&#~ h:~  
对于无参数函数的版本: >a3p >2  
V5U?F6  
template < typename Ret > vSonkJ_  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 3_q3Bk  
  { 6rS$yjTX!  
typedef Ret result_type; .rPn5D Y  
} ; %r4 q8-  
对于单参数函数的版本: 6i0A9SN  
ZylJp8U  
template < typename Ret, typename V1 > 7OjR._@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > +nQw?'9Z  
  { 8( b tZt  
typedef Ret result_type; z"*/mP2  
} ; 7z~_/mAI  
对于双参数函数的版本: -R{V-   
h[Gg}N!  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^[15&T5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ew3ibXD  
  { 8BvonY t=8  
typedef Ret result_type; M`6y@<  
} ; h5yzwj:C?  
等等。。。 :UJa&$)  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy wCk~CkC?  
P]z[v)}  
template < typename Func > ]jpu,jz:  
struct func_return %p X6QRt?  
  { gNGr!3*)w  
template < typename T > g R nOd  
  struct result_1 t#!yrQ..'G  
  { sZ?mP;Q  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @,XSs  
} ; 2 1PFR:lP7  
![f ![l  
template < typename T1, typename T2 > /t-fjB{=G  
  struct result_2 +{]xtQB=,{  
  { H~ u[3LQz  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 6=N`wi  
} ; :rP#I#,7w  
} ; .CSS}4  
?bw4~  
K R"M/#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ~H6r.:]  
_4cvX  
template < typename Func, typename aPicker > <_(/X,kBK  
class binder_1 c)0amM  
  { \ u_ui  
Func fn; z#F.xVg'  
aPicker pk; DS|KkTy3  
public : S>.F_Jl  
2Hum!p:1  
template < typename T > $4MrP$4TI  
  struct result_1 ~zHg[X*  
  { >c-fI$]  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; E\;ikX&1  
} ; +/D>|loRC  
>3u ]OSb  
template < typename T1, typename T2 > rWh6RYd<T  
  struct result_2 Q?AmOo-a  
  { N$[$;Fm:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; lg pW@g  
} ; _bD/D!|  
~afg)[(  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ddVa.0Z!<  
G^"Vo x4  
template < typename T > KN"S?i]X  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $Ci0I+5w  
  { !`bio cA  
  return fn(pk(t)); ,7XtH>2s  
} _ pO`  
template < typename T1, typename T2 > H'F6$ypoS  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >%E([:$A  
  { m0{!hF[^  
  return fn(pk(t1, t2)); ) _ I,KEe  
} 5d@t7[]  
} ; 5PcJZi^.l  
kF7V.m/~o  
G|8%qd  
一目了然不是么? .WQ<jZt>  
最后实现bind ,<DB&&EV8  
m`6Yc:@E  
W(RF n`g\  
template < typename Func, typename aPicker >  Xtq{%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ?X?&~3iD%  
  { i ZL2p>  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); c"!lwm3b  
} 09o~9z0  
}IEb yb  
2个以上参数的bind可以同理实现。 aCV4AyG  
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。 L!_ZY  
>+5?F*`\D*  
十一. phoenix ;V<iL?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: DP/J (>eG  
$hxN hI  
for_each(v.begin(), v.end(), >!6i3E^  
( )EyI0R]5  
do_ +jC*'7p@  
[ OdI\B   
  cout << _1 <<   " , " 4(l?uU$  
]  htY=w}>  
.while_( -- _1), C6_@\&OA  
cout << var( " \n " ) _if|TFw;h  
) `bKA+c,f  
); D\ /xu-&  
NrDi   
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: @5) 8L/[l  
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 xyr+_k-x&q  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 (wmBjQ]B<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: wiX~D  
hC_Vts[v/  
,%bhyww<  
template < typename Cond, typename Actor > U=sh[W  
class do_while i~J;G#b  
  { YGc^h(d  
Cond cd; ?t@v&s  
Actor act; h;lirvO|  
public : *b}>cn)<v  
template < typename T > (yo;NKq,@  
  struct result_1 <ktzT&A  
  { )x#5Il H  
  typedef int result_type; j\RpO'+}  
} ; Pag63njg?  
a'\By?V]  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} !2:3MbtR  
iAMtejw  
template < typename T > 6{d6s#|%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const U-wLt(Y<  
  { ~{>?*Gd&T  
  do t"j|nz{m  
    { B@Nt`ky0*  
  act(t); h?\2 _s  
  } b=a!j=-D  
  while (cd(t)); ea=83 Zj  
  return   0 ; Wi n8LOC  
} cD1o"bq  
} ; &$`hQgi  
{+zJI-XN/  
*5$&`&,  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). AgF5-tz6x  
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。 o-7>eE}+  
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。 !\[+99F#  
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。 ~`Qko-a&  
下面就是产生这个functor的类: M^rM-{?<  
>95TvJ  
3-40'$lE  
template < typename Actor > +w| 9x.&W  
class do_while_actor V's:>;  
  { XC15K@K  
Actor act; FDFH,J`_  
public : puJ#w1!x`  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} !/K8xD$  
:<#`_K~'  
template < typename Cond > gM;}#>6  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; ~$O1`IT  
} ; 09M;}4ev&7  
o7&4G$FX~  
Bd bJ< Is  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 FqA3  {  
最后,是那个do_ D y6$J3 r  
sPNfbCOz  
( g :p5Rl  
class do_while_invoker M/V(5IoP (  
  { +V v+K(lh$  
public : dTEJ=d40  
template < typename Actor > jj\[7 O*  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *.y'(tj[  
  { aI#4H+/  
  return do_while_actor < Actor > (act); #`tD1T{;  
} yeD_j/  
} do_; 'Tb0-1S?  
c-XLI  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? FYPz 4K  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 YTY%#"  
最后来说说怎么处理break和continue 4YbC(f  
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。  e/e0d<(1  
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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