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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda RloPP  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ialk6i![  
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, 0'2{[xF  
:1  
P VW9iT+c  
hl~F1"q )  
  class filler `-`iS?  
  { i(;u6Rk  
public : |>V>6%>vK6  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'r <BaL  
} ; dWWkO03 |  
1s\hJATfz  
lNPbU ~k  
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: 2Ab#uPBn  
E|#R0n*  
QX3![;0F  
a;6\T*iJ!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {Ag}P0% '  
P`v~L;f  
-L<Pm(v&  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 V zx(J)  
0cU^ue%  
_NW OSt  
cCCplL  
二. 战前分析 DLM9o3/*J  
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。 8-lY6M\R\  
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 51'SA B09  
'a[|}nJ3  
RN3D:b+  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >mltE$|  
  /* --------------------------------------------- */ #IwB  
vector < int *> vp( 10 ); /Day5\Q#  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); {j@)sDM X  
/* --------------------------------------------- */ ?b$zuJ]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); BC[d={_-  
/* --------------------------------------------- */ pU'sADC  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ^( VB5p  
  /* --------------------------------------------- */ N!~NQ-Re'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); aRP+?}b">  
/* --------------------------------------------- */ hjT1SW\I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 9m9=O&C~-<  
*[YN|  
1"6k5wrIA  
8H b|'Q|^  
看了之后,我们可以思考一些问题: '$^ F.2  
1._1, _2是什么? J>PV{N  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 c'qM$KN9G  
2._1 = 1是在做什么? mf'1.{  
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。 Jjq%cA  
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。 I]$d,N!.  
jYZWf `X~  
v w;  
三. 动工 >u2#<k]1&  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: @S92D6  
Wc G&W>  
Zi)8KO[/0  
T480w6-@  
template < typename T > PyF4uCn"H  
class assignment 7T Bo*-!  
  { cyE2=  
T value; *xC '  
public : "c*|vE  
assignment( const T & v) : value(v) {} l d9#4D[#  
template < typename T2 > pwC/&bu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } l[|e3<H  
} ; mjHY-lK  
AUV$ S2  
d2C:3-4  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 d(Ou\7  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment UQ~rVUo.c  
uHCgIR l>  
t}gqk'  
zl?N1>KS  
  class holder E9hWn0 e  
  { _O<{H'4NO  
public : xGA0] _  
template < typename T > `pUArqf  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const o7seGw<$X  
  { ,;18:  
  return assignment < T > (t); PBv43uIL  
} /B7 GH5  
} ; }6N|+z.cU  
x6tY _lzJ  
!W7ekPnK  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: U8!njLC  
Hd`RR3J  
  static holder _1; n9Yk;D2  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 .zt]R@@6  
K_}a cU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); LsV"h<  
而不用手动写一个函数对象。 |_*1/Wz@  
uBgHtjmae  
;8Cqy80K  
w>s  
四. 问题分析 IWgC6)n@n  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 ^S|^1  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tPHiz%  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 '*; rm*n  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ~s_$a8  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ^B9wmxe  
3!L)7Z/  
五. 问题1:一致性 'c D"ZVm1  
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?| 8<xy *=%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ffVYlNQ7L  
3R><AFMY?  
struct holder (" %yV_R  
  { ~/%){t/uLY  
  // mUbaR  
  template < typename T > 'z'm:|JW  
T &   operator ()( const T & r) const urB.K<5ZA  
  { zZHsS$/  
  return (T & )r; j@2 hI,+  
} FzIA>njt  
} ; &Te:l-x  
Y# #J  
这样的话assignment也必须相应改动: ~Zm(p*\T  
4`F*] Ft  
template < typename Left, typename Right > V2.K*CpZ7  
class assignment `L>'9rbZO  
  { (XH)1 -Z!  
Left l; f@mM&e=f  
Right r; {UNz UaE  
public : b4wJnmC8  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7>LhXC  
template < typename T2 > J:(l&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } /MC\ !,K  
} ; tWFJx}H  
"$&F]0  
同时,holder的operator=也需要改动: "<WS Es  
2h!3[{M\  
template < typename T > ?H`LrL/k  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const V1G]LM  
  { !QovpO">z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); )94R\f  
} r%m2$vx#  
2i)y'+s  
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。 1"k@O)?JP  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 :<W 8uDAs  
QI- 3m qL  
return l(rhs) = r; S;g~xo  
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。 ?cvv!2B]T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: x1~`Z}LX0  
r/e&}!  
template < typename Tp > DiX4wmQ  
class constant_t $4"OD"Z Cq  
  { .H&;pOf  
  const Tp t; u@HP@>V  
public : , ]MX&]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} mR^D55k  
template < typename T > k#.co~kS  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const a srkuAS  
  { 4$^=1ax  
  return t; K02./ut-  
} weOMYJO;8  
} ; cg~FW2Q  
U uys G\  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 -h_v(s2  
下面就可以修改holder的operator=了 #E1*1E  
5c#L6 dA)  
template < typename T > K^S#?T|[9  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const k[p  
  { F-Ea85/K@4  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ;H^!yj5H  
} 7\xa_nrI  
$I9zJ"*  
同时也要修改assignment的operator() :PLsA3[}  
oOlI*/OMb  
template < typename T2 > 7~',q"4P/_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } r0sd_@Oj  
现在代码看起来就很一致了。 5?O"N  
}Z6/b _kV  
六. 问题2:链式操作 ?|33Np)  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ~-6;h.x=  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 u{ng\d*KE}  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 J L3A/^  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ,P|PPx%@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct V)`? J)  
_#_Ab8#  
template < typename T > +G~b-}  
struct result_1 qH ~usgqB7  
  { bchhokH   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Di6:r3sEO  
} ; iY2bRXA  
DXUI/C f  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: c2C8}XJ|O  
g#AA.@/Z  
template < typename T > ~AO0(Lp  
struct   ref | ] YT6-?.  
  { (xTHin$  
typedef T & reference; $Z j.  
} ; EPI*~=Z.U  
template < typename T > MS b{ve_  
struct   ref < T &> =Yfs=+O  
  { R[V%59#{Z  
typedef T & reference; x .q%O1  
} ; CUG6|qu  
q8oEb  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 1@y?OWC  
xQ[YQ!l  
template < typename T > ~EN@$N^h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const v<) }T5~r  
  { )Q8Q#S  
  return l(t) = r(t); ei5S<n  
} itP_Vxo/H  
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。 GgtL./m  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 WO{N@f^  
T \AuL  
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 1.!(#I3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: k\lj<v<vD  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 fZZ!kea[  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 E'ZWSpP  
最后的布局是: N_ >s2  
                Add Q>rQ/V  
              /   \ LOA 90.D  
            Divide   5 gO5;hd[ l  
            /   \ _:g V7>S?  
          _1     3 1$|z%(  
似乎一切都解决了?不。 +bSv-i-  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 n33SWE(  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 {ys_uS{c*  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kO.rgW82  
._yr7uY[M  
template < typename Right > 0Zq" -  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const :K&hGZ+5  
Right & rt) const eAqQ~)8^  
  { l YhwV\3  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); FLWz7Rj  
} n Au>i<  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Rl(b tr1w  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 XBc+_=)$  
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。 %*uqtw8  
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。 uJWX7UGuz  
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。 HGKm?'['   
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? ;gc 2vDMv  
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: o ZAjta_4  
d0xV<{,-  
template < class Action > @@5u{K  
class picker : public Action o{ (v  
  { d. a>(G  
public : &K4o8Qz  
picker( const Action & act) : Action(act) {} vhg4E80Kr  
  // all the operator overloaded /Iskjcc60W  
} ; QdRMp n}q  
JDP#tA3  
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。 JWBWa-  
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: D|S)/o6  
KyDBCCOv  
template < typename Right > xs:{%ki  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const u Qj#U m8  
  { we@bq,\w  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |amEuKJ  
} 2c~^|@   
ux }DWrR  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > dlU=k9N-  
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。 UX0tI0.tg  
*iR`mZb  
template < typename T >   struct picker_maker ]* Hz'  
  { 6nDx;x&Q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (lm/S_U$  
} ; L{=z}QO  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > P~#jvm!  
  { )dV.A IQ+  
typedef picker < T > result; ?ix,Cu@M  
} ; 8]c`n!u=`  
HP8pEo0Y  
下面总的结构就有了: O+yR+aXr'8  
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。 C{Zv.+F  
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 B)WHx<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 uZ^i8;i  
至此链式操作完美实现。 L`!sV-.  
nMnc&8r  
9xz`V1mIL  
七. 问题3 D^u{zZy@e  
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。 lojn8uL  
{kzM*!g  
template < typename T1, typename T2 > V^ :\/EU  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p$V+IJtO(  
  { S\,{ qhd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ff0B*0  
} Fc]#\d6  
;~K($_#H  
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: l>]M^=,&7  
tY#^3ac  
template < typename T1, typename T2 > xq{4i|d)  
struct result_2 '=2t(@aC  
  { U".-C`4v  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; c;e ,)$)-|  
} ; ?BRL;(x  
u>eu47"n!  
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? ?R+$4;iy  
这个差事就留给了holder自己。 Jq!($PdA  
    "gO5dZ\0  
?{2-,M0  
template < int Order > M{H&5 9v  
class holder; OU+*@2")t  
template <> 83h3C EQ  
class holder < 1 > v+OVZDf  
  { E% 'DIs  
public : yx-"YV}5  
template < typename T > ,>^~u  
  struct result_1 ]]7T5'.  
  { HfF$>Z'kM  
  typedef T & result; |RmBa'.)z  
} ; cBA[D~s  
template < typename T1, typename T2 > Nt'5}  
  struct result_2 1-n0"lP~4  
  { +~@Y#>+./l  
  typedef T1 & result; l\5 NuCgRY  
} ; IlrmXSr  
template < typename T > ' 4"L;){:L  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const O^GXFz^  
  { 7'I7   
  return (T & )r; 7jPmI  
} 5Zov< +kE  
template < typename T1, typename T2 > 1K`A.J:Uy  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const :o:??tqw  
  { *" )[Srbg  
  return (T1 & )r1; Yem\`; *  
} v\Hyu1;8  
} ; }pA4#{)  
twn@~$  
template <> tFwlx3  
class holder < 2 > *}J_STM  
  { w&{J9'~  
public : _=] FJhO  
template < typename T > cMg /T.O  
  struct result_1 5"Yw$DB9  
  { g9XtE  
  typedef T & result; .EcMn  
} ; |2# Ro*  
template < typename T1, typename T2 > u;!Rv E8N  
  struct result_2 `+uXL9mo  
  { J3]m*i5A  
  typedef T2 & result; 4Y!v$r  
} ; ;p9D2&  
template < typename T > ]Oy<zU  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const -O5m@rwt<  
  { KkY22_{ac  
  return (T & )r; R4/@dA0  
} Ir'f((8:  
template < typename T1, typename T2 > (0+m&, z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $W]bw#NH  
  { Oc.>$  
  return (T2 & )r2; !xI![N^  
} =Vs<DO{|4q  
} ; H[r0jREK  
lg1D>=(mY  
f"Iyo:Wt  
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> >。 2?j1~]DvZ  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: )B_h"5X4\y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: zvD5i,I  
f/y K|[g~  
return l(i, j) = r(i, j); >UMnItq(l  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }#J}8.  
F'I6aE%  
  return ( int & )i; kQ8WO|bA  
  return ( int & )j; DFonK{  
最后执行i = j; Z ux2VepT  
可见,参数被正确的选择了。 2"O Y]d  
[7V]=] p  
AqkK`iJ#  
fW _.  
wk#QQDV3|0  
八. 中期总结 gISs+g  
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: ${wE5^ky  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 MeX1y]<It  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 B pT&vbY  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor BXY'%8q _a  
\Hd B   
F!{SeH:  
R.N*G]K5  
Ox Z:5ps  
&UR/Txnu  
九. 简化 U:r2hqegd  
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。 7W"menw  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 w3>|mDA}I  
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: vvxj{fxb)  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4(82dmKO  
  +-*/&|^等 ny={V*m  
2. 返回引用。 R 28*  
  =,各种复合赋值等 Mk[`HEO  
3. 返回固定类型。 YqgW8 EM  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) CvJEY  
4. 原样返回。 $ *A3p  
  operator, $Stu-l1e a  
5. 返回解引用的类型。 OB22P%  
  operator*(单目) ?sYjFiE  
6. 返回地址。 &v,p_'k  
  operator&(单目) U@nwSfp:G  
7. 下表访问返回类型。 7g9^Jn  
  operator[] Ziimz}WHF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ".f:R9-  
  operator<<和operator>> N/BU%c ph+  
gN~y6c:N  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 H%]ch6C  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n~j[Pw  
Sj?sw]3  
template < typename Left > R:?vY!  
struct value_return <>s\tJ  
  { |m- `, we  
template < typename T > 1#"Q' ,7  
  struct result_1 4a!7|}W  
  { "M^W:4_  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; G`"Cqs<  
} ; <>_Wd AOuD  
QE2^.|d{  
template < typename T1, typename T2 > VhgEG(Ud  
  struct result_2 WmUW i{  
  { A#&qoZ(C  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Ir #V2]$  
} ; zD<9A6AB  
} ; `g N68:B  
"b4iOp&:=  
(L%q/$  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait u V7Hsg9l  
tYZGf xj  
下面我们来剥离functor中的operator() <9a_wGs  
首先operator里面的代码全是下面的形式: @l GnG  
XWpnZFjE  
return l(t) op r(t) C)s1' =TZ  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) GK?R76d  
return op l(t) pIiED9  
return op l(t1, t2) +z0}{,HX  
return l(t) op : "te-  
return l(t1, t2) op "B3:m-'  
return l(t)[r(t)] f*{;\n (.t  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] =pyZ^/}P  
u 7Y< ~  
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: 2-!Mao"^  
单目: return f(l(t), r(t)); &>.1%x@R  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @;D}=$x  
双目: return f(l(t)); MmH_gR  
return f(l(t1, t2)); KxmPL  
下面就是f的实现,以operator/为例 fMPq  
Q0Qm0B5eY  
struct meta_divide k<zGrq=8J  
  { 2Q|*xd4B^  
template < typename T1, typename T2 > UMQW#$~C{g  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) o~_>p/7;  
  { 5'Jh2r  
  return t1 / t2; N('DIi*or  
} ,9wenr  
} ; 2%C5P0;QX  
IC.<)I  
这个工作可以让宏来做: ESjJHZoD(  
cqL7dlhIl  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Ja=70ZI^ 6  
template < typename T1, typename T2 > \ xWz;5=7a]  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _ZM9 "<M-X  
以后可以直接用 "4uUI_E9F;  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ^.kAZSgO  
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 Tv,.  
(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。。。) 9$V_=Bo  
(L:Fb  
afiK!0col2  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 vLFaZ^(  
OMI!=Upz  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > [=ak>>8  
class unary_op : public Rettype 'ag6B(0Z  
  { dIa(</ }  
    Left l; m4U+,|Fa  
public : 7h9[-d6  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4O_+4yS  
3r:)\E+Q_  
template < typename T > ,9tbu!Pvq  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %_R|@cyD  
      { ^Xy$is3  
      return FuncType::execute(l(t)); <C"N X  
    } 6+nMH +[  
Z F yX@#B9  
    template < typename T1, typename T2 > ? Ga2K  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const #C;zS9(]B  
      { ]n]uN~)9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dFP-(dX#  
    } |k .M+  
} ; 9#T%bB "J  
?V)C9@bp  
1;:t~Y  
同样还可以申明一个binary_op nR@,ouB-$  
+>:_kE]?nX  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > $K.%un Gm  
class binary_op : public Rettype m7wc)"`t  
  { h9BD ^j  
    Left l; a;'E}b{`F  
Right r; x #X#V\w=  
public : A6UdWK  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a}qse5Fr  
M`+e'vdw  
template < typename T > YUVc9PV)Ws  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 56=K@$L {F  
      { :O'C:n<g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Uq]EJu  
    } Fwx~ ~"I  
ZCE%38E N  
    template < typename T1, typename T2 > 8LQ59K_WX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Q_]!an(  
      { $dZ>bXUw:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 5}MlZp  
    } ELrZ8&5G  
} ; "gbnLKs  
q?Ku}eID3  
MX`Wg  
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 `mKlv~$1^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 > 0Twr  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) BsK|:MM]  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 aFr!PQp4{  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! k99gjL`  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 8>VI$   
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 )`s;~_ZZ  
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) uH ny ]  
下面是修改过的unary_op !M]%8NTt2  
:,%J6Zh?  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 3Zaq#uA  
class unary_op N0K>lL=  
  { cbh#E)[ '  
Left l; o,CA;_  
  6R-C0_'h  
public : bQXc IIa{  
KcmDF4C2  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} Wd^lt7(j  
OC?Zw@  
template < typename T > 18O@ 1M  
  struct result_1 T\2) $  
  { +24|_Lx0  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 3b|7[7}&  
} ; o%Uu.P  
> h,y\uV1  
template < typename T1, typename T2 > )RA\kZ"  
  struct result_2 2Ft8dfdm`  
  { k(-Z@   
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; CQBT::  
} ; C7b 5%a!  
`i t+D  
template < typename T1, typename T2 > 6^] `-4*W  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @Xq&t}*8  
  { "M9TB. O  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V~J*49t&2J  
} !@^y)v  
'0R/6Z|/Y  
template < typename T > .K|P&  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const BN\fv,  
  { i>tW|N  
  return OpClass::execute(lt(t)); ~']&.  
} ERfd7V<c>  
VMxYZkMNd_  
} ; C!ZI&cD9  
tp1KP/2w[  
(XbMrPKG  
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 FylWbQU9  
好啦,现在才真正完美了。 /'Qu u)~  
现在在picker里面就可以这么添加了: *=$[}!YG  
CdBthOPX)  
template < typename Right > Wj&<"Z6'm(  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const k_*XJ<S!Y  
  { VO. -.  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 2!{_/@I\Y  
} Xzx[C_G  
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。 E/wQ+rv  
,_.@l+BM.  
$kxu;I  
?G4iOiyt  
c&Gz> L  
十. bind 84[|qB,ML  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 }iPo8Ra  
先来分析一下一段例子 Po Yr:=S?  
QO5OnYh  
sTKab :  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ELN|;^-/|Q  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^H5w41  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 V.K70)]  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ZhGh {D[,  
我们来写个简单的。 Nl~Z,hT$*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: U/.w;DI   
对于函数对象类的版本: !: m`9o8  
" t5 +*  
template < typename Func > "2ZIoa!^  
struct functor_trait u{g]gA8s  
  { ?JuX~{{. L  
typedef typename Func::result_type result_type; ~8jThi U  
} ; K H>Sc3p  
对于无参数函数的版本: `xISkW4%  
=:4 '  
template < typename Ret > *4|9&PNLE  
struct functor_trait < Ret ( * )() > hf_R\C(c  
  { |f"-|6  
typedef Ret result_type; q$MHCq;  
} ; |9+bSH9  
对于单参数函数的版本: _n< LVd E  
96vj)ql  
template < typename Ret, typename V1 > -`-ACWeNV  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > jv*Dg (  
  { pZu?V"R  
typedef Ret result_type; CHPL>'NJzc  
} ; SW3wMPy&s  
对于双参数函数的版本: AU0$A403  
ow-+>Y[qZ  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Ezi' 2Sc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "I5uDFZR&  
  { |*%/ovg+  
typedef Ret result_type; jZa25Z00  
} ; >oe4mW  
等等。。。 w>v5oy8s-  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy D35m5+=I  
M]J[6EW  
template < typename Func > v]66.-  
struct func_return '/Cg*o/  
  { (d54C(")  
template < typename T > k |^vCZ<(x  
  struct result_1 ,`D/sNP ,q  
  { ov1Wr#s  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; La\Q'0  
} ; /r>IV`n{  
e-~hS6p(  
template < typename T1, typename T2 > lxm*;?j`W  
  struct result_2 "=9-i-K9B  
  { .JNcY]V#  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0o;k?4aP.c  
} ; ]9fS@SHdx  
} ; F\;2 i:(  
]AFj&CteZ/  
l &}piC  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 -_s%8l^  
DD2adu^  
template < typename Func, typename aPicker > IS-}:~Pi  
class binder_1 7Aqn[1{_O  
  { ,r@xPZPz:e  
Func fn; )r=9]0=  
aPicker pk; "P MO  
public : '-`O. 4u  
|drf"lX<{  
template < typename T > R'Sa?6xS4  
  struct result_1 R_maNfS]Z  
  { <[bQo&B2 E  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; JK[T]|G  
} ; pV8[l)J  
T]^?l  
template < typename T1, typename T2 > N"S3N)wgd  
  struct result_2 J(4g4?  
  { t5%TS:u  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9`&?hi49nK  
} ; S3ErH,XB.  
0%/,>IR>r  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} |4=ihB9+  
gRHtgR)T3  
template < typename T > 5;}2[3}[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const \e_IFISC  
  { 3b e6p  
  return fn(pk(t)); RZ*<n$#6  
} #?_#!T|  
template < typename T1, typename T2 > nQ|GqU\oA  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $Tfm/=e  
  { >Dxe>Q'df  
  return fn(pk(t1, t2)); 87pnSj/X"  
} S,XKW(5   
} ; z23#G>I&  
OH>r[,z0  
l/[pEUYU  
一目了然不是么? nkTYWw  
最后实现bind )u<eO FI+  
C B6A}m  
vlvvi()  
template < typename Func, typename aPicker > Cb4_ ?OR0  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ka/nQ~_#<  
  { [8.-(-/;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); w"1 x=+  
} 7aV$YuL)X~  
$_wo6/J5+D  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {aoM JJq  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 -U7,k\g  
k; ;viT  
十一. phoenix fSbS(a  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: '(tj[&aL  
@`6}`k  
for_each(v.begin(), v.end(), .wP/ai>}  
(  e#1.T  
do_ alV dQfu  
[ 3EI]bmi~  
  cout << _1 <<   " , " as(;]  
] \Yd4gaY\o  
.while_( -- _1), P:qz2Hw  
cout << var( " \n " ) nX)f'[ 7  
)  >9{zQf!  
); pziq0  
02(h={  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: BGN9, ii  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor G?R_aPP  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ,[Ag~.T  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1& |  
EsTB(9c?  
mzz$`M 1  
template < typename Cond, typename Actor > f9a$$nb3`  
class do_while RtwUb(wn6  
  { |U EC  
Cond cd; "-P/jk  
Actor act; f}2;N  
public : 3-iD.IAUm@  
template < typename T > IytDvz*|  
  struct result_1 ,m:L2 -J@  
  { oPsK:GC`U  
  typedef int result_type; NCn`}QP  
} ; "H$@b`)  
\ADLMj`F|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L:pUvcAc?  
O>%$q8x@i  
template < typename T > m<3w^mww  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const x)_r@l`$ix  
  { NJm-%K  
  do ioWo ]  
    { \sITwPA[z  
  act(t); dZDK7UL  
  } 85D? dgV  
  while (cd(t)); ^&MK42,\  
  return   0 ; >Mw'eQ0(y  
} }vY.EEy!  
} ; T)~!mifX  
AuXs B  
W~yLl%  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `BjR.xMv  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 *{|$FQnR>(  
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。 P$OUi!"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 F,&)X>:l  
下面就是产生这个functor的类: b]i>Bv  
G,|KL" H6  
~)?|J  
template < typename Actor > @Z q[e   
class do_while_actor j8a[ (  
  { #w|5 jN?  
Actor act; #ouE r-=  
public : p/&HUQQk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} QD4:W"i  
? |VysJ  
template < typename Cond > !}t-j3bCs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; )i-gs4[(QN  
} ; dp<$Zw8BE  
$DE&J4K  
CmnHh~%  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =$&&[&  
最后,是那个do_ p9iu:MucD<  
^{[[Z.&R?  
(O0byu}  
class do_while_invoker (f>M &..  
  { cz(G]{N  
public : x.UaQ |F  
template < typename Actor > ) EXJ   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const JD lBVZ!  
  { QNg\4%  
  return do_while_actor < Actor > (act); b#='^W3  
} EO:avH.*0  
} do_; 5v|EAjB6o  
JC2*$qu J  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? B;W(iI  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X8R1a?  
最后来说说怎么处理break和continue kOI !~Qk  
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。 "dtlME{Bx  
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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