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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda dF/HKBJ  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^-i<TJ  
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, L 2:N@TP  
RTR@p =ck  
)w3HC($g  
5L8)w5   
  class filler  zL,B?  
  { Us*"g{PQ  
public : ^|0>&sTHOH  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?yqTLj  
} ; N N;'QiE  
urK[v  
=-U8^e_Y  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: YKT=0   
IJt8 * cw  
d*{NAq'9X  
V K)%Us-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); o1(?j}:c|  
M;Dk$B{;R  
HQO z  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /Sag_[i  
bAa+MB#A  
^E3i]Oem  
Y]R;>E5o|  
二. 战前分析 3l8k O  
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。 :>'4@{'   
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 {a `#O9  
 ,m-/R  
D7"RZF\)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YzD6S*wb  
  /* --------------------------------------------- */ {KO +t7'Q  
vector < int *> vp( 10 ); PLmf.hD\  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); v!EE[[  
/* --------------------------------------------- */ Q7b$j\;I  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); &7CAxU;i3  
/* --------------------------------------------- */ wUbs9y<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); O$Z<R:vVA  
  /* --------------------------------------------- */ L93KsI  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M(_1'2  
/* --------------------------------------------- */ }.j09[<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); RC| t-(Z  
{tlt5p!4  
<!r0[bKz@  
/Ky xOb)  
看了之后,我们可以思考一些问题: LT ZoO9O  
1._1, _2是什么? &CEZ+\bA  
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。 "}jY;d#n  
2._1 = 1是在做什么? =(x W7Pt~  
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。 z sZP\  
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。 $stBB  
hn bF}AD  
C/{tvY /o  
三. 动工 L,B#%t  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: aF~ 0\XC  
{IlX@qWr  
`1eGsd,f  
z` :uvEX0  
template < typename T > =U_WrY<F  
class assignment SqF9#&F  
  { e(NpX_8  
T value; )K0BH q7r  
public : (gn)<JJS}  
assignment( const T & v) : value(v) {} fq"<=  
template < typename T2 > ?xbPdG":R  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ma<+!*|   
} ; [e:mRMi  
cF7efs8u  
;P{HePs=)  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 _26~<gU8  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment itmdY!;<  
dsh S+d  
OEN!~-u  
Y^Olcz  
  class holder w/`I2uYu  
  { -m.SN>V  
public : p+;[i%`  
template < typename T > QlHxdRK`.  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A\jX#gg  
  { RU1+ -   
  return assignment < T > (t); \v'\ Ea~  
} Q]q`+ Z65  
} ; +H7lkbW  
_p~lL<q-K[  
;&N;6V"}  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: _;Q1P gT  
3\xvy{r  
  static holder _1; PV*U4aP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 R0n# FL^E  
8p?Fql}F [  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %z(nZ%,Z  
而不用手动写一个函数对象。 -}B&>w,5  
@} 61D  
F .(zS(q  
;eG,T-:  
四. 问题分析 L %[om c?  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 u H}cvshv  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 o0nKgq'w|x  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J8T?=%?=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 _dT,%q  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 W+&w'~M  
~ cKmf]  
五. 问题1:一致性 eJ+uP,$  
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?| }K!)Z}8  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 b-1cA1#_cP  
!NNq(t  
struct holder dJZMzn  
  { J~6-}z   
  // >&|C E2'  
  template < typename T > _7AR2  
T &   operator ()( const T & r) const BnLM;5 >  
  { 5/:BtlFx  
  return (T & )r; VPB,8zb ]  
} bN6FhKg|  
} ; cI9}YSk  
~v 2E<S3  
这样的话assignment也必须相应改动: +w ;2kw  
A{5^A)$  
template < typename Left, typename Right > *20$u% z2  
class assignment `Ns$HV  
  { ZYy,gu<  
Left l; Q)\~=/L b  
Right r; y^o*wz:D*  
public : bIR AwktD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Q1fJ`A=  
template < typename T2 > q F \a]e  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7j&iHL  
} ; ?I6us X9$  
nV|H5i;N7  
同时,holder的operator=也需要改动: eB`7C"Z  
K[%)_KW  
template < typename T > ,DN>aEu1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;TAf[[P  
  { HQ8oOn  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nQ/R,+6h  
} fh0a "#L{  
8._ A[{.f  
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。 L#Mul&r3x0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 YxEc(a"  
K5O#BBX=  
return l(rhs) = r; zFy0Sz F  
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。 t;7 tuq   
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: v-;j44sB  
p#VA-RSUQ|  
template < typename Tp > N|n"JKw)  
class constant_t ,4bqjkX5q  
  { "T`Q,  
  const Tp t; <q V<dK&W  
public : H'fmQf  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} a9CY,+ z5B  
template < typename T > Le&SN7I  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const r sf +dC  
  { ]V,wIy C  
  return t; Sga/i?!  
} nATEv2:G  
} ; }uJH!@j  
!ejLqb  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 - J9K  
下面就可以修改holder的operator=了 'N?,UtG R  
EkV LSur  
template < typename T >  #K8kz  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const g1JBssw&m  
  { }B=`nbgIG7  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); orB8q((  
} ;(cq aB  
#$&!)13  
同时也要修改assignment的operator() l.r i ]e  
|[ymNG  
template < typename T2 > *_ 2db   
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;aJBx  
现在代码看起来就很一致了。 S&y(A0M  
(nWi9(}J  
六. 问题2:链式操作 A.a UWh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 E2M|b  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 @Sxb}XI!f  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 i%m]<yElm  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 1l$c*STK  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct :Ogt{t  
#&JhA2]q  
template < typename T > ).[Mnt/Ft  
struct result_1 ~J}{'l1{yf  
  { eyq8wQT  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Q`nsL)J  
} ; =2[5 g!qX  
'.jr" 3u  
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: R;2tb7o  
}%K)R 5C  
template < typename T > =-XI)JV#  
struct   ref 0{0|M8  
  {  jpc bW  
typedef T & reference; YK[PC]w  
} ; Q/oel'O*x  
template < typename T > ai7*</ls  
struct   ref < T &> Ob:}@jj  
  { N/ 7Q(^  
typedef T & reference; E1(2wJ-3"  
} ; KkVFY+/)  
N"X;aVFs_  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ?[ n{M  
a}~Xns  
template < typename T > y8=(k}=3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NA5AR*f'  
  { B3Id}[V  
  return l(t) = r(t); 5l"/lGw  
} W`}C0[%VW  
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。 @D<q=:k  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 =+K2`=y;WF  
zmV5k  
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 VqzcTr]_  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: AS;EO[Vn  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1&S34wJF  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 95Q{d'&  
最后的布局是: da c?b (  
                Add [ D[&aA  
              /   \ Z^AOV:|m  
            Divide   5 q.s2x0  
            /   \ ~f/nq/8  
          _1     3 cVHv>nd#  
似乎一切都解决了?不。 =.q Zgcg  
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。 $is|B9B  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 JZQT}  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: Gw3H1:yo  
]JQ';%dne  
template < typename Right > 2hOr#I$/  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const yH\z+A|  
Right & rt) const E^uWlUb{  
  { 7M~w05tPh  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); }yde9b?F  
} "i+fO&LpZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释  nwH'E  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 ]#n,DU}V  
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。 DOi\DJV!  
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。 C_>dJYM  
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。 t@K N+ C  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? h^{D "  
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: (E'f'g  
Ne^md  
template < class Action > %O$4da"y  
class picker : public Action x.Sq2rw]V  
  { p&Usl.  
public : NXQdyg,  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y:TLGQ0  
  // all the operator overloaded JTH8vk:@  
} ; Jvysvi{8  
%G~ f>  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 cN/8 b0C  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: cTy;?(E  
D8u_Z<6IjI  
template < typename Right > giU6f!%  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const _x<CTFTL  
  { Vz$X0C=W;H  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); [cSoo+Mlx  
} Vx1xULdY  
KMsm2~P  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ?eUhHKS5  
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。 aE0yO#=   
*ujn+0)[  
template < typename T >   struct picker_maker `WDN T0@M  
  { _e/>CiN/  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 'je=.{[lWt  
} ; 7<W7pXDp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > <VB;J5Rv  
  { Etk`>,]Y>y  
typedef picker < T > result; zY@|KV"^r  
} ; 1b)^5U ;  
BdHLow  
下面总的结构就有了: ulM6R/ V:?  
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。 vi+k#KE  
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。 92}UP=RW!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 VH&6Tm1  
至此链式操作完美实现。 V,=V   
$7q'Be@{  
\IZfp=On  
七. 问题3 pgK)  
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。 Xne{:!btw  
KsZXdM/  
template < typename T1, typename T2 > +we3BE.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p9*#{~   
  { jPG&Ypm1   
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); p#:.,;  
} p s:|YR  
v#EXlpS  
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: =i jGB~  
r"s <;  
template < typename T1, typename T2 > $i@~$m7d-  
struct result_2 s'yA^ VPf  
  { 2" (vjnfH  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ]-O/{FIv  
} ; xviz{M9g  
ejYJOTT{^  
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? ADoxma@  
这个差事就留给了holder自己。 w{$t:l)2,  
    HbWl:yU  
D{~mJDUzK  
template < int Order > T7eo_Mn  
class holder; B|#*I[4`w@  
template <> a%2r]:?^?  
class holder < 1 > K-V NU  
  { MH{$"^K  
public : #`P4s>IL1  
template < typename T > V9 <!pMj  
  struct result_1 mZ9+.lm  
  { %;0Llxf"  
  typedef T & result; yQ)y#5/<6  
} ; wTBp=)1)f  
template < typename T1, typename T2 > 9)={p9FZY  
  struct result_2 I>X_j)  
  { j'lfH6_')e  
  typedef T1 & result; v%t "N  
} ; D0(QZrVa  
template < typename T > q|)8VmVV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &f1dCL%z7  
  { E7E>w#T5  
  return (T & )r; g0w<vD`<g  
} $0rSb0[  
template < typename T1, typename T2 > W2Y%PD9a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  :~JgB  
  { e6{}hiM  
  return (T1 & )r1; 1X\dH<B}  
} 6yZfV7I  
} ; Cg NfqT0  
B42.;4"T  
template <> %h;~@-$  
class holder < 2 > Bfw]#"N`  
  { =8`,,=P^  
public : ~fLuys`*:  
template < typename T > r 5::c= Cl  
  struct result_1 n m4+$GW   
  { $Oa} U3  
  typedef T & result;  k?|l;6  
} ; z38&7+  
template < typename T1, typename T2 > (7w`BR9B  
  struct result_2 fk%r?K6K  
  { ]Auk5M+  
  typedef T2 & result; aaf\%~  
} ;  ajF-T=5  
template < typename T > $<c0Z6f  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (xffU%C^  
  { b!VaEK  
  return (T & )r; >W[8wR  
} T 'pX)ZH  
template < typename T1, typename T2 > ES72yh]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ks=j v:  
  { %<%ef+*  
  return (T2 & )r2; xcfEL_'o  
} 9J% ~?k  
} ; " SkTVqm  
?.#?h>MS{s  
G" &9u2k  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 D2x-Wa  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: o ohgZ&k2]  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: -7)%J+5  
'r6s5 WC  
return l(i, j) = r(i, j); j!9p#JK#u  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ia !t~~f  
]c,ttS _  
  return ( int & )i; Afi;s. ,  
  return ( int & )j; NDLk+n  
最后执行i = j; 6?n AO  
可见,参数被正确的选择了。 uNe5Mv|}  
3B:U>F,]4  
!P7&{I,e  
,Z*Fo: q  
o|lEF+  
八. 中期总结 [eI{vH{  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: Y3G$(+i8  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 h?[3{Z^  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 JgXP2|Y!  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ld>y Fb(`  
n@[&SgZq  
<oG+=h  
q6'3-@%  
NqcmjHvy  
WT$m*I  
九. 简化 !|K~)4%rj  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 MJS4^*B\1  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 p$^}g:  
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: VR/7CI4=  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 +grIw# j  
  +-*/&|^等 FHWzwi*u}  
2. 返回引用。 T4n.C~  
  =,各种复合赋值等 !$r4 lu  
3. 返回固定类型。 a=bP   
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~`M>&E@Y_/  
4. 原样返回。 (h>Jz  
  operator, 37'@,*m`  
5. 返回解引用的类型。 6#P\DT  
  operator*(单目) N8.K[m  
6. 返回地址。 dOPA0Ja  
  operator&(单目) `pS<v.L3  
7. 下表访问返回类型。 c%-s_8zvi  
  operator[] y\L$8BSL  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Nx>WOb98  
  operator<<和operator>> >&V?1!N"  
5`CPaJT$  
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。 yNVuSj  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: `C 'WSr  
5&]|p'"W\  
template < typename Left > (CKx s I@  
struct value_return }Th":sin},  
  { *gRg--PY%  
template < typename T > 2Eg* Yb 1  
  struct result_1 ;4<CnC**  
  { nHxos` Qx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; $ c4Q6w  
} ; O<nJbsl_w  
N\XZ=t^h(  
template < typename T1, typename T2 > 5qo^SiB.  
  struct result_2 , |SO'dG  
  { OM5"&ZIZb  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; C 9IKX  
} ; 6FPGQ0q  
} ; !{5jP|vo  
-kY7~yS7  
G!},jO*"  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait WS6pm6@A*!  
z[:UPPbW  
下面我们来剥离functor中的operator() ;n?72&h  
首先operator里面的代码全是下面的形式: lk8g2H ,  
g`~c|bx  
return l(t) op r(t) lN94 b3_W  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) BEM_y:#  
return op l(t) OMG.64DX .  
return op l(t1, t2) p-n_ ">7  
return l(t) op !%b.k6%>w  
return l(t1, t2) op q]Gym 7o  
return l(t)[r(t)] m[&]#K6  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] |0:&d w?*!  
g0t$1cUR  
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: W tF  
单目: return f(l(t), r(t)); I,dH\]^h=  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); @=ABO"CQ  
双目: return f(l(t)); r2?-QvQ  
return f(l(t1, t2)); F, {M!dL  
下面就是f的实现,以operator/为例 F. X{(8  
M##h<3I  
struct meta_divide zRtaO'G(  
  { aH<BqD[#  
template < typename T1, typename T2 > Di{T3~fqU  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) bv$g$  
  { 5^'PjtW6  
  return t1 / t2; -DDH)VO  
} F[/Bp>P7  
} ; ~?&;nTwHe  
2b+cz  
这个工作可以让宏来做: OD5c,IkWB  
kOR5'rh  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ Y; =y-D  
template < typename T1, typename T2 > \ h-`Jd>u"  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; w6>'n }  
以后可以直接用 NikY0=i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Q`ERI5b6  
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]jK 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。。。) y05(/NH>  
pUby0)}t  
hKv3;jcd  
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 UlQZw*ce  
]$/TsN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > (!kOM% 3{  
class unary_op : public Rettype nW2 fB8yq  
  { [B3qZ"  
    Left l; $7~ k#_#PC  
public : ws9F~LmLbr  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} *44^M{ti<  
l]R O'  
template < typename T > 01Bs7@"+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q:N"mp<%  
      { u )+;(Vd  
      return FuncType::execute(l(t)); >-rDBk ;K  
    } )M(;:#le  
c;DWSgIw  
    template < typename T1, typename T2 > A,-UW+:  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const C;2!c  
      { O-- "\4  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); aW hhq@  
    } s6SG%Vd  
} ; e$>.x< Eq  
-;=0dfC(  
b0PqP<{t  
同样还可以申明一个binary_op tcOgF:  
F VW&&ft  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Unev[!  
class binary_op : public Rettype kQ4-W9u  
  { j|3p.Cy  
    Left l; TS+itU62  
Right r; H@0i}!U64  
public : 2\&uO   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} K(RG:e~R0i  
]~~PD?jh  
template < typename T > UO^"<0u  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &UH .e  
      { v-2_#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); <+D(GH};  
    } pk2OZ,14Mj  
E/x``,k  
    template < typename T1, typename T2 > V 9Bi2\s*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _?Zg$7VJ  
      { HJ[@;F|aU  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y6L_ _ RT  
    } |&Gm.[IX;q  
} ; to~Ap=E  
6QVdnXoG/  
<a%9d<@m  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 v <1d3G=G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 bqpy@WiI S  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) x zmg'Br  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 eqD|3YX  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! -g8G47piX:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 9%aBW7@SK  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 G3]TbU!!T  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) zr%2oFeX,  
下面是修改过的unary_op In)8AK(Hw  
} MBxfZ4I  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > FbB^$ ]*  
class unary_op h-u63b1"?  
  {  m~"<k d  
Left l; nDx}6}5)  
  B|E4(,]^  
public : v-u53Fy  
7+wy`xi  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /IS_-h7>XS  
^g/    
template < typename T > L+y}hb r  
  struct result_1 &P 'cf|KI  
  { (VeX[*}I  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b 'p0T1K(  
} ; 4PG]L`J{  
\fG?j@Qx  
template < typename T1, typename T2 > Z,AF^,H[  
  struct result_2 X5i?B b.  
  { `l+{jrRb<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; @-y.Y}k#$~  
} ; UMsJg7~  
5tUp[/]pl  
template < typename T1, typename T2 > h^ wu8E   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >jxo,xz  
  { |r2 U4 ^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2));  ! K:  
} e= $p(  
%5<uQc9  
template < typename T > AA[(rw  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gZbC[L  
  { apsR26\^  
  return OpClass::execute(lt(t)); G3O`r8oZcJ  
} LbX>@2(&  
Wj0=cIb  
} ; %Wy$m?gD  
Cx(|ZD^  
" %$jl0i_c  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug B3 fKb#T  
好啦,现在才真正完美了。 !DgN@P.o  
现在在picker里面就可以这么添加了: o%dKi]  
D"kss5>w  
template < typename Right > v eP)ElX  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const akg$vHhK4  
  { 4cC  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); KLVkPix;$  
} +o+e*B7Eh  
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。 NN(ZH73  
t5 :4'%|  
n.+%eYM<  
z8v]Kt&  
v%gkQa  
十. bind 9z>I&vcX  
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。 :&*Y Io  
先来分析一下一段例子 *d%"/l^0  
@'UbTB!  
YC(7k7  
int foo( int x, int y) { return x - y;} pW{Q%"W  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 O  |45r   
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ?U+^ctwv7  
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。 {C+blzh6  
我们来写个简单的。 N|t!G^rP  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: D c5tRO  
对于函数对象类的版本: >TZ 'V,  
iveJh2!#<  
template < typename Func > (C{l4  
struct functor_trait .!#0eAT  
  { nymF`0HYe1  
typedef typename Func::result_type result_type; KVQ^-^  
} ; zx<:1nF,]  
对于无参数函数的版本: K?]><z{  
S#km`N`  
template < typename Ret > c8uFLM j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 7 YS'Tf  
  {  J+hiz3N  
typedef Ret result_type; / =]h@m-`  
} ; SP}!v5.  
对于单参数函数的版本: (>~:1  
L'1!vu *Rg  
template < typename Ret, typename V1 > s2SxMFDP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > q [}<LU  
  { u@ MUcW  
typedef Ret result_type; b$7p`Ay  
} ; eBUexxBY  
对于双参数函数的版本: )\nKr;4MH  
['~E _z  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > HW|5'opF  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z;T_%?u  
  { XPJsnu  
typedef Ret result_type; V { #8+  
} ; is?#wrV=K  
等等。。。 FA5|`  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy =|}_ASbzw  
R-2NJ0F7  
template < typename Func > <V[Qs3uo(  
struct func_return il8n K  
  { Ez()W,6]g  
template < typename T > ]iI2  
  struct result_1 f\p#3IwwH  
  { }%^N9AA8  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dWc'RwL  
} ; )P13AfK  
j p"hbV  
template < typename T1, typename T2 > \kN?7b^  
  struct result_2 d_7v1)j  
  { "2l$}G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rdQKzJiX=U  
} ; 7+(on  
} ; `kE ;V!n?  
38<Z=#S  
DxM$4  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 KM-d8^\:  
1>~bzXY#  
template < typename Func, typename aPicker > -hd@<+;E  
class binder_1 #BLx +mLq  
  { pL [JGn  
Func fn; \&!qw[;O  
aPicker pk; k-V3l  
public : Py@/\V  
.z+S @s[O  
template < typename T > -eE r|Gs)  
  struct result_1 .}n-N #  
  { 19h@fA[:  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7\0}te  
} ;  a,ff8Qm  
Lg%3M8-W~  
template < typename T1, typename T2 > nrEG4X9  
  struct result_2 9Sey&x  
  { gZf8/Tp\z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s(.H"_ a  
} ; ID_#a9N  
M)qb6aD0  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W(#u^,$e[  
c1Rn1M,2k  
template < typename T > i!<1&{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5^5hhm4  
  { \rpXG9  
  return fn(pk(t)); ;2y4^  
} =&K8~   
template < typename T1, typename T2 > iNCT(N~.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const c0ue[tb  
  { <q`'[1Y4  
  return fn(pk(t1, t2)); 7Gwo:s L  
} oKMr Pr[`  
} ; 7 /6 Zp?  
zG* >g  
=w5]o@  
一目了然不是么? P Dgd'y  
最后实现bind '.B5CQ  
fxQ4kiI  
xqQLri}  
template < typename Func, typename aPicker > -HU4Ow  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) pN4gHi=  
  { ?hmuAgOtbh  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 8wEUly  
} A8X3|<n=  
vojXo|c  
2个以上参数的bind可以同理实现。 (Q?@LzCjy  
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。 y*#YIS56I  
71+ bn  
十一. phoenix $TX]*hNn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: mHyT1e  
n&%0G2m:  
for_each(v.begin(), v.end(), 9;7|MPbR  
( (V x2*Aw]  
do_ JHXtKgFX  
[ Gk']Ma2J}  
  cout << _1 <<   " , " G' '9eV$  
] B#;6z%WK  
.while_( -- _1), dQs>=(|t  
cout << var( " \n " ) a=4 `C*)  
) eH ]9"^> o  
); at+Nd K  
\0veld  
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: ]!X[[w)  
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 KvH t`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -pHUC't  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 3}}8ukq  
6_L<&RmLg  
^WkqRs  
template < typename Cond, typename Actor > -A,UqEt  
class do_while g#q7~#9  
  { ^o87qr0g]  
Cond cd; 8#nAs\^  
Actor act; r"9hpZH  
public : I {%Y0S  
template < typename T > R > [2*o"  
  struct result_1 VkkC;/BBW  
  { Jsa]RA  
  typedef int result_type; 7 <ZGNxZ~  
} ; gHtflS  
f hjlt#  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} H+ 7HD|GE  
(?x R<]~g*  
template < typename T > y8ODoXk  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,R\ex =c  
  { N*f ]NCSi  
  do w\RYxu?  
    { P=aYwmC  
  act(t); TbD $lx3>  
  } d%K&  
  while (cd(t)); VXnWY8\  
  return   0 ; !CdF,pd/)m  
} NY6;\ 7!n  
} ; TQtHU6  
%O$=%"D6  
t*J?#r  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). !>#gm7  
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。 ceuEsQ}  
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。 h0 Xc=nj  
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。 ? q_%  
下面就是产生这个functor的类: 3a[LM!  
dZY|6  
l{gR6U{e  
template < typename Actor > Kk,u{EA  
class do_while_actor o)GesgxFa5  
  { #w@FBFr@  
Actor act; 6:q,JB@i  
public : YwS/O N  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ~3Za"q*0s  
HB,?}S#TP  
template < typename Cond > TBIr^n>Z<k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; VU1Wr|  
} ; >`l^ C  
;H3~r^>c  
UIkO_/}  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 * a^wYWa  
最后,是那个do_ ,9M2'6=  
:Q,~Nw>  
-zUBK  
class do_while_invoker p"6ydXn%  
  { g~2=he\C  
public : ma xpR>7`j  
template < typename Actor > J/QqwoR  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 2tg07  
  { <J>k%,:B  
  return do_while_actor < Actor > (act); d)3jkHYEjj  
} 9^8_^F  
} do_; C[';B)a  
_f~$iY  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? )gD2wk(  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 F|G v  
最后来说说怎么处理break和continue  9I:3  
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。 3mHP=)  
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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