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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 2%No>w}/2  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ', xs Ugk  
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, -uY:2  
sn T4X  
=;-ju@d  
,`B>}  
  class filler j2v[-N4 {J  
  { '/]Aaf@U8  
public : ;V(}F!U\z  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 'Q;?_,`  
} ; 8"I5v(TV  
(;S]{z%  
+^% &8<  
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: 1'._SMP  
*Uw#  
5]O LV1Xt  
T>:g ME  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =v#A&IPA'  
J$=b&$I(  
SoON@h/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 /3:IE%o  
YdL1(|EdM  
."@a1_F|  
Y_iF$ m/R  
二. 战前分析  ! 6i  
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。 fw~%^*  
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 |$*9j""u  
6"c!tJc7j  
^eT>R,aB  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,Z\,IRn  
  /* --------------------------------------------- */ \?]HqPibx  
vector < int *> vp( 10 ); >j~70 ?  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ,IX4Zo"a  
/* --------------------------------------------- */ sT T455h)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); {xb%P!o`  
/* --------------------------------------------- */ LYo7?rp  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); oDiv9 jm  
  /* --------------------------------------------- */ lNp:2P  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); a\j\eMC  
/* --------------------------------------------- */ V?=zuB?'  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); dCJR,},\f  
-<^Q2]PE;  
ve/6-J!5Y.  
$ax%K?MBD  
看了之后,我们可以思考一些问题: )k<~}wvQ0  
1._1, _2是什么? =+#RyV  
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。 3<Y;mA=hw  
2._1 = 1是在做什么? sn-+F%[  
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。 |^9ig_k`  
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。 !urd $Ta  
[tw<TV"\  
N#-\JlJ)  
三. 动工 tf}Q%)`f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: :zy'hu;  
#3ro?w  
vT<wd#  
U=1`. Ove  
template < typename T > Vy"^]5  
class assignment !(AFT!  
  { x/q$RcDOm  
T value; jc.Uh9Kc  
public : dM;WG;8e  
assignment( const T & v) : value(v) {} ^RDXX+  
template < typename T2 > 42[:s:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } >qGR^yvb  
} ; cO?"  
\$Qm2XKrK  
g. VIe  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 #)eJz1~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment tg`!svL!  
2Mi;}J1C{  
i'LTKj  
*bC^X'  
  class holder ?'_7#0R_0  
  { dM$G)9N)K  
public : u5|e9(J  
template < typename T > ^i k|l=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ~(E8~)f)  
  { u:kY4T+Z  
  return assignment < T > (t); kEDZqUD  
} v-aq".XQ  
} ; 2Ab#uPBn  
E|#R0n*  
q`K-T _<  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ?{Z0g+B1  
I%WK*AORM  
  static holder _1; H/I`c>Zn  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 s3%8W==rBW  
="e um7  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ]ZATER)jq  
而不用手动写一个函数对象。 L2A#OZZu  
&H>dE]Hq,  
_NW OSt  
cCCplL  
四. 问题分析 DLM9o3/*J  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 'GoeVq  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 uzA'D~)P  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uk/+ i`=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。  0PbIWy'  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 =5eDT~=2{U  
2= mD  
五. 问题1:一致性 p&M'DMj+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| #al^Uqd  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 #9"_|d=l  
Vb#@o)z  
struct holder R?Q-@N>wE  
  { ?LFSR  
  // G{Q'N04RA  
  template < typename T > <LZvh8  
T &   operator ()( const T & r) const mR@Xt#  
  { o/ 5 Fg>d  
  return (T & )r; ZEJa dR  
} RN| ..zml  
} ; VMXXBa&  
pa73`Ca]  
这样的话assignment也必须相应改动: 1uQf}  
H)+kN'J  
template < typename Left, typename Right > Br!&Y9  
class assignment JOq<lb=  
  { Q^Z}Y~.  
Left l; 3?(p;  
Right r; !AHm+C_=Lg  
public : :_zKUv]  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .?j8{>  
template < typename T2 > wpI4P:  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 7rg[5hP T  
} ; T480w6-@  
PyF4uCn"H  
同时,holder的operator=也需要改动: 0GVok$r@  
f}!26[_9{  
template < typename T > t"Hrn3w  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?@(H. D6'v  
  { uK5Px!  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %Q~Lk]B?t  
} ::`wx@  
ijYLf.R<  
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。 va;wQ~&  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 qZ }XjL  
Y'h'8 \  
return l(rhs) = r; 0/]vmDr  
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。 ?O ?~|nI  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: bm.H0rHR4  
FCPRg^=<!~  
template < typename Tp > 'b,D;'v  
class constant_t c y$$}  
  { x"80c(i  
  const Tp t; |i8dI)b  
public : Fgk/Ph3r  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} %"2B1^o>  
template < typename T > PBv43uIL  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const VA.1J BQ  
  { uNg.y$>CX  
  return t; {jI/9  
} [\yI<^_a  
} ; d:''qgz`  
=1qkoc~  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 I:"`|eHxv  
下面就可以修改holder的operator=了 AK =k@hT  
5?MvO]_  
template < typename T > <|iU+.j\  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ')V5hKb^  
  { !Ua#smZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u<zDZ{jt)  
} KRe=n3 1  
}D O#{@af  
同时也要修改assignment的operator() @~ L.m}GF  
Y."[k&P-  
template < typename T2 > |O?Aj1g[c?  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); }  &i!]  
现在代码看起来就很一致了。 )f rtvN7  
0oMMJ6"i   
六. 问题2:链式操作 TW0^wSm  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 NU[{oI<a  
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。 BoqW;SG$9  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 r%9Sx:F  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 ! N p  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct oH0\6:S  
)%7A. UO)  
template < typename T > enj2xye%Y  
struct result_1 AtOB'=ph*  
  { ez>@'yhK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; RT>3\qhZ  
} ; !@X#{  
o_n.,=/cZ  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: yw0uF  
CmZ?uo+Y  
template < typename T > 8Bvjj|~ (@  
struct   ref ngjbE+  
  { RFdN13sJ v  
typedef T & reference; M ~IiJ9{  
} ; .y!Hw{cq  
template < typename T > Jd;1dYkH:  
struct   ref < T &> z4goa2@Z  
  { G`z48  
typedef T & reference; Su7?-vY  
} ;  lzuZv$K  
HChewrUAn  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: {TNAK%'v  
^ytd~iK8  
template < typename T > d?mdw ?|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const C&T3vM  
  { 4 C:YEX~  
  return l(t) = r(t); _xUXt)k  
} UPC& O  
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。 K&*FI (a  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 1jyWP#M#  
r4sR5p]|  
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 8z-Td-R6  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 83a Rq&(R  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 9maw+c!~  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 gyK"#-/_d  
最后的布局是: K*<n<;W  
                Add 9=SZL~#CE  
              /   \ [xC (t]S-  
            Divide   5 L{ -w9(S`i  
            /   \ <5q}j-Q  
          _1     3 PD?H5W3@  
似乎一切都解决了?不。 lV?SvXe  
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。 lFcCWy  
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。 4$^=1ax  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: K02./ut-  
2gGJ:,RC$  
template < typename Right > {e^llfj$#  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const U uys G\  
Right & rt) const ;,1i,?  
  { k|V{jB G"@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 580t@?  
} =h)H`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 Fmu R(f=  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 <O WPG,  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 R Mm`<:H_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 T^'i+>F!w  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 ziOmmL(r  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? p,+~dn;=  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l>ttxYBa<d  
O6pjuhMx  
template < class Action > H{BjxZ~)  
class picker : public Action %lPP1 R  
  { DM&"oa50  
public : #FcYJH  
picker( const Action & act) : Action(act) {} CeQcnJU  
  // all the operator overloaded !>tXib]:  
} ; .^uu* S_  
it,%T)2H  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 wKYfqNCH  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: ?aCR>AY5X  
(GV6%l#I  
template < typename Right > !EFd- fk  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ;kbz(:wA  
  { 6$f,DU  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); qr@,92_  
} Czp:y8YX-  
Q3D xjD  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 8+gn Wy  
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。 r,}Zc W+  
Hq9(6w9w  
template < typename T >   struct picker_maker iT%UfN/q=I  
  { sxqX R6p{  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,LW0{(&z  
} ; ,d7@*>T&  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > +a|4XyN  
  { 09"~<W8  
typedef picker < T > result; _RmrjDk  
} ; c"~TH.,d  
roKiSE`  
下面总的结构就有了: y.nw6.`MR  
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。 V)]&UbEL|  
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。 *+IUGR  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 *M*k-Z':.*  
至此链式操作完美实现。 ^j` vk  
k@2gw]y"  
I#0.72:[  
七. 问题3 Z-Uq89[HZ  
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。 ^uj+d"a)  
Jx}5`{\  
template < typename T1, typename T2 > Xy{b(b;9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const mVkn~LD:0  
  { =4I361oMf  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); b{oNV-<&{  
} Y /+ D4^ L  
p.%$  
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: bHP-Z9riv  
#0R;^#F/  
template < typename T1, typename T2 > xv2;h4{<  
struct result_2 ;V;4#  
  { ?YS`?Rr  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; J kA~Ol  
} ; +bSv-i-  
n33SWE(  
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? {ys_uS{c*  
这个差事就留给了holder自己。 H)p{T@  
    V>nY?  
%~h'#S2X(  
template < int Order > HwcGbbX)  
class holder; eAqQ~)8^  
template <> l YhwV\3  
class holder < 1 > O<Kr6+ -  
  { gW, ET  
public : #RSxo 4  
template < typename T > |\ ay^@N  
  struct result_1 NlDM/  
  { \)v.dQ!  
  typedef T & result; ]D%[GO//!  
} ; !nu['6I%  
template < typename T1, typename T2 > i2*nYd`K  
  struct result_2 /L~*FQQK>  
  { M}c_KFMV  
  typedef T1 & result; $xl*P#  
} ; " JRlj  
template < typename T > #?/.LMn{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const /Iskjcc60W  
  { A@#dv2JzP  
  return (T & )r; ?G{fF H  
} b,'./{c0  
template < typename T1, typename T2 > Dn@ n:m  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const o ).pF">jh  
  { U` U/|@6  
  return (T1 & )r1; N\0Sq-.  
} OS,$}I[`8  
} ; k >MgrtJI  
H!A^ MI   
template <> V>%%2"&C  
class holder < 2 > "Vh(%N`6  
  { 9qPP{K,Pq2  
public : X6;aF ;"5  
template < typename T > Y~CS2%j  
  struct result_1 QQw^c1@  
  { vi2xonq^  
  typedef T & result; t_N `e(V  
} ; YK-R|z6K  
template < typename T1, typename T2 > &sRyM'XI  
  struct result_2 N>z8\y  
  { / [19ITZ  
  typedef T2 & result; 1Tl("XV3  
} ; MVCCh+,GI  
template < typename T > !6KEW,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const }[Y):Yy  
  { X4TUi8ht!]  
  return (T & )r;  2O  
} itvwmI,m\  
template < typename T1, typename T2 > L`!sV-.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nMnc&8r  
  { 9xz`V1mIL  
  return (T2 & )r2; OlK2<<  
} lojn8uL  
} ; {kzM*!g  
F,W(H@ ~x  
H^s SHj  
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> >。 p$V+IJtO(  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: S\,{ qhd  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: k"U4E J{  
{/Cd^CK  
return l(i, j) = r(i, j); ~)Z`Q  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) g %Am[fb  
M}vPWWcl  
  return ( int & )i; 4 A<c@g2  
  return ( int & )j; Cu Gk?i  
最后执行i = j; V+8+ 17^  
可见,参数被正确的选择了。 w;_Ds  
WS(c0c  
&zT~3 >2  
h;lnc| Hw  
?( '%QfT  
八. 中期总结 UvI!e4_  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: NX; &V7  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 :b=0_<G  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 bcZonS  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor IIPf5 Z}A  
%(]rc%ry0  
<(^pHv7Q  
N3?d?+A$  
vfm-K;,#  
#7>CLjI  
九. 简化  l gC  
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。 |( V3  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 IF}r%%'Y$  
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: I,[EL{fz  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }>w; +XU  
  +-*/&|^等 d?K8Ygz  
2. 返回引用。 ..t=Y#  
  =,各种复合赋值等 8ah]D  
3. 返回固定类型。 DkIkiw{L  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) n&fV3[m`2  
4. 原样返回。 g:EU\  
  operator, h(L5MZs  
5. 返回解引用的类型。 9+:Trc\%N  
  operator*(单目) "f3>20}  
6. 返回地址。 H1]\B:  
  operator&(单目) $Yka\tS'  
7. 下表访问返回类型。 87Kx7CKF"  
  operator[] d !H)voX  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 :NL NxK  
  operator<<和operator>> twn@~$  
tFwlx3  
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。 \ C^D2Z6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ka*UyW}  
Z Kvh]  
template < typename Left > 8M|Q^VeT,1  
struct value_return cG?266{g  
  { $d"+Njd  
template < typename T > N9Ml&*%oX{  
  struct result_1 [h1{{Nb#ez  
  { sF$m?/Kt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; D4\I;M^  
} ; ]Oy<zU  
-O5m@rwt<  
template < typename T1, typename T2 > KkY22_{ac  
  struct result_2 R4/@dA0  
  { <'-me09C*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; FuKNH~MevQ  
} ; a|NU)mgEI  
} ; J\V(MN,  
[OcD#~drO  
hG^23FiN  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,zFN3NLtA  
xpM~* Gpm  
下面我们来剥离functor中的operator() )N<!3yOz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: tTgW^&B  
if'4MDl  
return l(t) op r(t) .tNB07=7  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) *v+ fkg  
return op l(t) #!/Nmd=Nj  
return op l(t1, t2) 8'_Y=7b0Nw  
return l(t) op LPO" K"'w  
return l(t1, t2) op S\A[Z&k 0  
return l(t)[r(t)] s,Swlo7D!  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] c'2ra/?k  
[7V]=] 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: AqkK`iJ#  
单目: return f(l(t), r(t)); fW _.  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 0=B5 =qyw  
双目: return f(l(t)); gISs+g  
return f(l(t1, t2)); A3_9MO   
下面就是f的实现,以operator/为例 e?>suIB  
R 6Em^A/>  
struct meta_divide fm0 (  
  { Xhi?b|  
template < typename T1, typename T2 > ;Y\,2b, xh  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) UZra'+Wb  
  { $w\, ."y  
  return t1 / t2; In&vh9Lw  
} fsd>4t:" \  
} ; .Q@"];wH  
B*IDx`^Y  
这个工作可以让宏来做: 6K}=K?3Z  
=HHg:"  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ _=5ZB_I  
template < typename T1, typename T2 > \ K dm5O@tq  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &u-Bu;G.e  
以后可以直接用  4&D="GA  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @:B1  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 <Tf;p8#  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) z7C1&bGe  
=*jcO119L  
x3 |'jmg  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 DlI5} Jh  
}c%y0)fL  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ?C35   
class unary_op : public Rettype T*yveo &j  
  { sA}R!  
    Left l; <h9\A&  
public : !$Z"\v'b  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \<**SSN  
<J-Z;r(gQN  
template < typename T > QEa=!O  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const #1@~w}Dh  
      { VKz<7K\/  
      return FuncType::execute(l(t)); UmX[=D|  
    } Oy$BR <\  
avu,o   
    template < typename T1, typename T2 > ;!?K.,N:N  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const @U@yIv  
      { ;4$C$r!t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); b_ yXM  
    } u,:`5*al{  
} ; QaR.8/xV  
NCt sx /C  
Xf9%A2 iB  
同样还可以申明一个binary_op RCXSz  
rrYp^xLa`  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )7g_v*  
class binary_op : public Rettype !`o:+Gg@  
  { &tCtCk%{j  
    Left l; ZnLk :6'  
Right r; g/p9"eBpq  
public : 9'g{<(R]  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2j1v.%  
3ohcHQ/a  
template < typename T > r:4IKuTR  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const E2'e}RQ  
      { ZGhoV#T@  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); %+ a@|Z   
    } mX@* 2I  
K-C-+RB  
    template < typename T1, typename T2 > [[h)4H{T  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9X9zIh]JV  
      { QYXx7h r=$  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 'hw@l>1\9  
    } 92VX5?Cyg  
} ; `e>F<{ M6@  
@n* D>g  
k=2l9C3Z  
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 _PUm Pom.  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Gj`Y2X2r  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) cE5Zxcn  
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。 ?^ezEpW  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! `sy &dyM  
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。。。 3,I >.3  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 !r obau7  
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) /(ju  
下面是修改过的unary_op +WN>9V0H  
'. Hp*9R  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > cjC6\.+l3  
class unary_op oV>AFs6  
  { zy6(S_j  
Left l; a<jE 25t  
  ^@L l(?  
public : I7z/GA\x  
J?quYlS  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} cN}A rv  
&d3'{~:  
template < typename T > I@Z*Nu1L  
  struct result_1 np\2sa`  
  { *M<BPxh0w]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Dh(T) yc  
} ; !riMIl1  
iv z?-X4]  
template < typename T1, typename T2 > w <>6>w@GZ  
  struct result_2 wU)5Evp[  
  { S{i@=:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; L Yg$M@  
} ; J:Y|O-S!  
emY5xZ@N  
template < typename T1, typename T2 > vs)I pV(  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GL =XiBt  
  { s8Ry}{  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); V /9"Xmv75  
} ro^6:w3O^  
"Xk%3\{P  
template < typename T > k.xv+^b9Q  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,x"yZ  
  { QC5f:BwM  
  return OpClass::execute(lt(t)); %^?3s5PXD  
} uj9tr`Zh  
<Z:8~:@  
} ; pebx#}]p-  
-C-OG}XjI  
9#T%bB "J  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?V)C9@bp  
好啦,现在才真正完美了。 1;:t~Y  
现在在picker里面就可以这么添加了: @23R joK  
gLSG:7m@  
template < typename Right > `TD%M`a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ?I2k6%a  
  { ?WQd  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Q@W|GOH3  
} %f_OP$;fc  
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。 UG"6RW @  
"ex~ LB  
:7Z\3_D/  
opcR~tg@r  
[mf7>M`p]@  
十. bind  J"Y   
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。 iPY vePQ  
先来分析一下一段例子 <m /b]|  
_{*$>1q  
 @6YBK+"  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Pm#x?1rAj  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 (o6[4( G  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AJ?}Hel[0  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 E/8u'  
我们来写个简单的。 /x:(SR2,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: [[?[? V ,  
对于函数对象类的版本: : >wQwf  
T7lj39pJq  
template < typename Func > n:*_uc^C  
struct functor_trait vJj:9KcP>h  
  { 4)odFq:  
typedef typename Func::result_type result_type; *pb:9JKi  
} ; N5f0| U&  
对于无参数函数的版本: tf7v5iGe  
>1a \ %G  
template < typename Ret > @W1WReK]f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > tFvgvx\:  
  { }} ``~  
typedef Ret result_type; PJK]t7vp  
} ; "ji$@b_\?  
对于单参数函数的版本: jW1YTQ  
wj#J>C2]  
template < typename Ret, typename V1 > Z(LxB$^l[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 8yE%X!E  
  { | z#m  
typedef Ret result_type; ~~xyFT+{F  
} ; 4C,kA+P  
对于双参数函数的版本: X"TUe>cM  
Sqdc1zC  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > z{`6#  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > zJfK4o  
  { B-\,2rCCZ  
typedef Ret result_type; OK M\"A4  
} ; O$"bd~X  
等等。。。 49xp2{  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ?z5ne??  
H b A3*2  
template < typename Func > Z{a{HX[Jx  
struct func_return ![a/kj  
  { Wkg*J3O  
template < typename T > SaR}\Up  
  struct result_1 '0CXHjZN  
  { L,b|Iq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; W s^+7u  
} ; Evr2|4|O~  
to!mz\F  
template < typename T1, typename T2 > e0v9uQ%F5  
  struct result_2 ;Na8 _}  
  { nW $A^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Z]x  5!  
} ; :k ME  
} ; Y)Znb;`?a  
){O1&|z-  
HUU >hq9  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Kf05<J!  
&*(n<5 wt  
template < typename Func, typename aPicker > 2I]]WBW#:  
class binder_1 rV8(ia  
  { #$rf-E5g-K  
Func fn; 00`bL  
aPicker pk; CF3E]dt  
public : 2!{_/@I\Y  
'GV&]   
template < typename T > ER~T'-YMS  
  struct result_1 \#\`!L[1  
  { F* 3G _V  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; |`_ <@b  
} ; i(M(OR/4  
H_% d3 RI  
template < typename T1, typename T2 > ?G4iOiyt  
  struct result_2 c&Gz> L  
  { kF(Ce{;z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; K,x$c %  
} ; tr}KPdE  
K[Y c<Q  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} z3^RUoGU  
7XUhJN3n  
template < typename T > f![xn2T  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _-@ZOhw&  
  { n\Z^K  
  return fn(pk(t)); tv 4s12&  
} -!XrwQyk  
template < typename T1, typename T2 > gf:vb*#Wa  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?gd'M_-J,  
  { z6p#fsD  
  return fn(pk(t1, t2)); ,3VG.u;U   
} (y=dR1p  
} ; ltNuLZ  
DapQ}2'_  
I`/]@BdgY  
一目了然不是么? dzgs%qtK  
最后实现bind }Q`/K;yq  
pGY [f@_x-  
 Y[f,ia  
template < typename Func, typename aPicker > b%3Q$wIJ6  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) \# 7@a74  
  { E/:+@'(k  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e.h~[^zg  
} a4yOe*Ak,F  
tW:W&|q  
2个以上参数的bind可以同理实现。 @kwLBAK}@  
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。 sEoZ1E  
N1YgYL  
十一. phoenix )2) Zz +<  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: D8k*0ei&  
NOF?LV  
for_each(v.begin(), v.end(), @b]VCv0*f%  
( C@ FxB[  
do_ x HY+q ;  
[ B1y<.1k  
  cout << _1 <<   " , " 6eD(dZ  
] TRSOO}  
.while_( -- _1), h^['rmd  
cout << var( " \n " ) 9Tqn zD  
) W=~id"XtJ  
); HMF8;,<_w?  
=8O}t+U  
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: zXQVUhL6  
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 /r>IV`n{  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 e-~hS6p(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Er`TryN|}  
grGhN q  
`f%&<,i  
template < typename Cond, typename Actor > A)OdQFet(  
class do_while fG<Dhz@  
  { 9Kc0&?q@D  
Cond cd; +VwV5iy[`  
Actor act; h{\t*U 54'  
public :  W|lH   
template < typename T > +z+ F-  
  struct result_1 a4%`"  
  { )y6QAp  
  typedef int result_type; :}^Rs9 '  
} ; GNs#oM  
dI!8S  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} w"q-#,37j  
ot^q}fRX  
template < typename T > OSU{8.  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6e*%\2UA  
  { jh>N_cp  
  do 37#cx)p^f  
    { F@g17aa  
  act(t); 7kdeYr~<1  
  } P=2wkzeJj  
  while (cd(t)); w(/7Jt$  
  return   0 ; sD{ j@WEZ  
} bdCykG-  
} ; |4=ihB9+  
P%iP:16  
:*=Ns[Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). iM8sX B  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Hyf"iYv+  
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。 3b e6p  
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。 RZ*<n$#6  
下面就是产生这个functor的类: </,.K`''W  
cxgE\4_u"  
1^S'sWwe  
template < typename Actor > l@xWQj9  
class do_while_actor =`JW1dM  
  { cbfD B^_  
Actor act; ;;M"hI3@  
public : ]7*kWc2  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} AHq M7+r9  
b)d^ `J  
template < typename Cond > B`#*o<eb  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 2_ wv C  
} ; su}&".e^  
Z A[)  
00"CC  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /\d(c/,4  
最后,是那个do_ rjXnDh]MC  
*u}'}jC1X  
3\1#eK'TK.  
class do_while_invoker h 5Hr[E1  
  { Sg_O?.r  
public : 9YAM#LBTWi  
template < typename Actor > *-6?  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const hzv3F9.x  
  { N0nj`  
  return do_while_actor < Actor > (act); "$r 1$mBi  
} @$oZ|ZkZ  
} do_; 0iF-}o  
ndqckT@93  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? w=|py>%  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 wE?CvL  
最后来说说怎么处理break和continue 7N| AA^I  
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。 B@"J]S  
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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