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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda YO,GZD`-o  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 E&[ox[g{  
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, 7s.sbP~  
{ld([  
.S5&MNE  
ko, u  
  class filler v WhtClJ3  
  { {?m',sG;&  
public : 5@v!wms  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <?Lj!JGX  
} ; aX~iY ~?_  
Eydk64 5:3  
lcUL7  
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: #a .aD+d'  
#vDe/o+=  
Q7Dkh KT  
fqF1 - %  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Y: byb68  
eA+6-'qN  
LXK+WB/s  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Sk1yend4  
V'6%G:?0a  
G7),!Qol  
5k\61(*s  
二. 战前分析 kwyvd`J8  
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。 ^T<<F}@q  
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 #K4wO!d  
6'Lij&,f?{  
7M$>'PfO  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Fe/*U4xU  
  /* --------------------------------------------- */ FJ2^0s/"  
vector < int *> vp( 10 ); 2^:5aABQ  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 3 F4I{L  
/* --------------------------------------------- */ GQ[\R&]q<  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); /#Xz+#SqY  
/* --------------------------------------------- */ 9wI1/>  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); RWoa'lnu  
  /* --------------------------------------------- */ C"F(kgL  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 8<g5.$xyz  
/* --------------------------------------------- */ #cmj?y()  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7,(:vjIXd  
( E0be.  
k@wxN!w;  
zb9$  
看了之后,我们可以思考一些问题: 7%?A0%>6G  
1._1, _2是什么? y t<K!=7&  
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。 ^ 5UIbA(  
2._1 = 1是在做什么? Qb SX'mx<  
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。 c5t?S@b  
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。 #=zh&`  
U9;AU] A  
Uq[NO JC  
三. 动工 H>W A?4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: p oNQ<ijK  
l$zM|Z1wR`  
PVU(R J  
g@S"!9[;U  
template < typename T > G_X'd  
class assignment ci*Z9&eS+  
  { X"[c[YT!%[  
T value; >Ks|yNJ  
public : #|gt(p]C  
assignment( const T & v) : value(v) {} P [gqv3V  
template < typename T2 > D+k5e=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } scA&:y  
} ; pET5BMxGG  
8-po|  
PR.?"$!D{  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %+`$Lb?{  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hDfsqSK0 /  
cQN}z Ke  
;up89a-,9  
@y}1%{,%  
  class holder h"q`gj  
  { q,+d\-+  
public : _STN^   
template < typename T > P/0n) Q  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j4Lf6aUOX  
  { mF#{"  
  return assignment < T > (t); ~xzRx$vU  
} 6{1c S  
} ; <G#JPt6  
eyUo67'7  
nKV1F0-  
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: vu1F  
U*,5t81  
  static holder _1; $%sOL( r  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4GaF:/  
!R4`ihi1  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s_VP(Fe@K  
而不用手动写一个函数对象。 ;JDxl-~  
MT|}[|_  
gwT"o  
uE+]]ir  
四. 问题分析 J6|5*|*^  
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。 {aAA4.j^  
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。 !7Ta Vx}`(  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 elw<(<u`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 R`A @F2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Uln[UK  
rHh<_5-/>  
五. 问题1:一致性 llI`"a  
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?| `2U zJ~  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 .3!=]=  
>H?8?a D  
struct holder rsA K0R+  
  { HPm12&8,  
  // C:zK{+  
  template < typename T > FhS:.  
T &   operator ()( const T & r) const ?MyXii<a  
  { e=TB/W_  
  return (T & )r; b6Dve]  
} kW5g]Q   
} ; De\&r~bTW9  
Ll%[}C?~]?  
这样的话assignment也必须相应改动: $^}?98m  
}"%tlU!}  
template < typename Left, typename Right > i,Yv  
class assignment quVTqhg"  
  { vt@.fT#e  
Left l; : xB<Rq  
Right r; /J8y[aa  
public : (wnkdI{  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ErHbc 2  
template < typename T2 > ;ukwKf s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } K`768 %q  
} ; 9UZKL@KC  
jL>IX`,+6  
同时,holder的operator=也需要改动: 8?h-H #h  
ytK h[Uo  
template < typename T > U"af3c^2  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 9JpPas$]  
  { $9j\sZj&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ; Sq_DP1W  
} &}Cm9V  
b_:]Y<{> f  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 nB WVG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 p,Qr9p3y  
ab: yH ')  
return l(rhs) = r; 2 D>WIOX  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 5iwJdm  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: L "P$LEk  
SBg BZm}%  
template < typename Tp > 3g`uLA X>u  
class constant_t D:/^TEib  
  { 00[Uk'Q*5  
  const Tp t; n0:'h}^  
public : oMM`7wJw  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} HSE9-c =  
template < typename T > g VplBF7{  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const m?V4r#t  
  {  bF0 y`  
  return t; 4%0eX]  
} #ih(I7prH  
} ; T'"aStt6  
N p$pz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 odD^xg"L  
下面就可以修改holder的operator=了 kG^DHEne  
/Q 8E12  
template < typename T > ?YOH9%_cs  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Lo5itW  
  { !-_0I:m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ba^B$$?Bo  
} yIC8Rl  
vT#zc)j  
同时也要修改assignment的operator() Ep>3%{V  
s{4|eYR  
template < typename T2 > # y%Q{  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } %O#)=M~  
现在代码看起来就很一致了。 YIvJN  
oJA%t-&%R  
六. 问题2:链式操作 PbvRh~n  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 iC10|0%{  
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。 7Ps I'1v  
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。 4Z12Z@A#7  
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。 M_<O'Ii3  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct meA=lg?  
,]+P#eXgE  
template < typename T > $vlq]6V8  
struct result_1 PGF=q|j9K  
  { * 7u~`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; O0`sg90,C  
} ; rlEEf/m:  
3(0k!o0 "  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: .'k]]2%ILp  
`xMmo8u4  
template < typename T > @KfFt R-;  
struct   ref =ZR9zL=h  
  { eK PxSN Z  
typedef T & reference; `$vTGkGpY  
} ; ~8L*N>Y  
template < typename T > osPJ%I`^  
struct   ref < T &> G0 Q} 1  
  { aw&:$twbM  
typedef T & reference; KCu@5`p  
} ; =NMT H[  
kv{uf$X*ve  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Y&!M#7/'J3  
[%7y !XD  
template < typename T > ZG:#r\a  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const (99P9\[p  
  { |\;oFuCv##  
  return l(t) = r(t); 6A&e2K>A  
} /`McKYIP  
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<TVp;N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eM Ym@~4  
Y /$`vgqs  
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 =@q 9,H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: "Ah (EZAR  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 D!< [\ G  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 sLrSi  
最后的布局是: o!!";q%DX  
                Add *5?a% p  
              /   \ t\Pn67t  
            Divide   5 nm5zX,  
            /   \ VOr*YB&  
          _1     3 |U)m'W-(q  
似乎一切都解决了?不。 G347&F)  
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。 d*Q:[RUf,  
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。 HxCq6Y_m<  
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: G8b/eWtP  
A[)od   
template < typename Right > z(V?pHv+  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const D#Fe\8!l  
Right & rt) const =%P'?(o|  
  { acr@erk  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); AT Dm$ *  
} U  ?'$E\  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 /)fx(u#  
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。 Rj6:.KEJ  
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。 GPlAQk  
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。 pie<jZt  
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。 *qdf?' 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? O92a*)  
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: jm9J-%?  
] AkHNgW  
template < class Action > 7xz~%xC.  
class picker : public Action 9QE|p  
  { #vh1QV!Ho  
public : 2c:H0O 0o  
picker( const Action & act) : Action(act) {} D lz||==  
  // all the operator overloaded dayp1%d  
} ; 6Q S[mWU  
m| 8%%E}d  
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。 $Gt1T[:QUX  
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>"U0*h  
}%LwaRT  
template < typename Right > `~|8eKFq!  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const pgT XyAP{  
  { . +_IpygQ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); G tI]6t  
} Zkl:^!*  
u=^0n2ez  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > $jMU| {  
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。 eBiP\  
l*]9   
template < typename T >   struct picker_maker s!S,;H  
  { $T* ##kyE9  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t95hI DtD  
} ; clfi)-^ {K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > *4}l V8  
  { S~^0 _?  
typedef picker < T > result; k#"Pv"  
} ; Ij; =  
9`{[J['V  
下面总的结构就有了: sX53(|?*  
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。 hCRW0 I  
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。 pl62mp!  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [XFZ2'OO  
至此链式操作完美实现。 1o)Vzv  
T8Sgu6:*R  
,])@?TJb@  
七. 问题3 "h.}o DS  
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。 cGSoAK  
+wd} '4)  
template < typename T1, typename T2 > <()xO(  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R<W#.mpo6  
  { etF?,^)h=g  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \ZrLh,6f.  
} ~N+lI\K  
m(JFlO  
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: xo{f"8}^  
/_~b~3{u  
template < typename T1, typename T2 > 'Rk~bAX  
struct result_2 i[FcY2  
  {  |u 8hxa  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X;_0"g  
} ; -,j J{Y~  
.XM3oIaW  
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? rN#ydw:9  
这个差事就留给了holder自己。 lh`inAt)"  
    A(AyLxB47*  
<LM<,  
template < int Order >  iqf+rBL  
class holder; -k\7k2  
template <> )f#@`lf[<  
class holder < 1 > aM'0O![d  
  { ,-u | l  
public : =!NYvwg6;o  
template < typename T > [o&Vr\.$  
  struct result_1 A?Jm59{w  
  { GEP YSp  
  typedef T & result; 'N,3]Soi  
} ; F=   
template < typename T1, typename T2 > |E @Gsw  
  struct result_2 JA7HO |  
  { &|<~J (L;  
  typedef T1 & result; .UbmU^y|  
} ; vj0`[X   
template < typename T > M"F?'zTkJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #f]R:Ix>  
  { W.p->,N  
  return (T & )r; GV)#>PL  
} G\h8j*o  
template < typename T1, typename T2 > QQ@, v@j5  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const G}i\UXFE  
  { A`u04Lm7  
  return (T1 & )r1; v}dt**l  
} o*/\ oVOq  
} ; l ,)l"6OV  
g92M\5 x9  
template <> wbI(o4rXE  
class holder < 2 > &:L8; m  
  { P,AS`=z  
public : 9\TvX!)h  
template < typename T > LXIlrZ9D5  
  struct result_1 XboOvdt^|  
  { !$h%$se  
  typedef T & result; 18w[T=7)  
} ; Zx25H"5j  
template < typename T1, typename T2 > Faa:h#  
  struct result_2 Q"8)'dL'  
  { 7d/wT+f  
  typedef T2 & result; 'xZxX3  
} ; #l~ d  
template < typename T > XRs/gUT  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Ed #%F-1sX  
  { O89<IXk  
  return (T & )r; g2C-)*'{yh  
} `ZN@L<I6  
template < typename T1, typename T2 > =Z/'|;Vd_x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +YT/od1t7  
  { 6N.mSnp  
  return (T2 & )r2; 0]8+rWp|Nz  
} /0SG  
} ; &{&lCBN  
H*|Bukgt/M  
&.kg8|s{  
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> >。 t,N- |  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .5L/<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i#lvt#2J0  
&g,K5at  
return l(i, j) = r(i, j); bXq,iX  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) <)Kjf/x  
T'XAcH  
  return ( int & )i; oiO3]P]P  
  return ( int & )j; &\sg~  
最后执行i = j; H?40yu2m5  
可见,参数被正确的选择了。 R ;5w*e}?5  
i BJ*6orz  
*sJx0<!M}  
F&lc8  
ScGmft3A  
八. 中期总结 9Lz)SYd  
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: d;lp^K M  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 nS?HH6H  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ?RWd"JTGue  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor uNXh"?  
`k\]I |6  
b,T=0W  
Zpb3>0<R  
c'`7p/l.  
| nry^zb  
九. 简化 n4."}DO  
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。 "G6d'xkP  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $6!`  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ::H jpM  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 @T/C<-/:  
  +-*/&|^等 vW$] :).  
2. 返回引用。 jn}6yXB  
  =,各种复合赋值等 }r^MXv~(  
3. 返回固定类型。 I]SR.Yp%  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) :Yz.Bfli  
4. 原样返回。 ^D4b\mF  
  operator, =Bo0Oei  
5. 返回解引用的类型。 SVq7qc9K?  
  operator*(单目) m}uF&|5  
6. 返回地址。 l'16B^  
  operator&(单目) =j;o, J:(  
7. 下表访问返回类型。 /u:Sn=SPd  
  operator[] 3}twWnQZJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 1}ZBj%z4l  
  operator<<和operator>> /4~RlXf@  
pNiqb+^nz  
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。 n+uq|sYVa  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: )1x333.[c  
0l 3RwWj  
template < typename Left > 4QI vxH  
struct value_return 3&' STPpW  
  { 1~7y]d?%  
template < typename T > G$@X>)2N8  
  struct result_1 H50nR$$<*Y  
  { +Z;0"'K'e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; _4E+7+  
} ; t&r?O dc&m  
|um)vlN;9  
template < typename T1, typename T2 > vN4X%^:(  
  struct result_2 7gQt k  
  { r1?LKoJOn  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; A{+ZXu}  
} ; -;~_]t^a  
} ; V|a 59 [y?  
9h0|^ttF  
> %Y#(_~a  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nQ~q -=,L  
uwQ4RYz  
下面我们来剥离functor中的operator() fZ %ZV  
首先operator里面的代码全是下面的形式: pwZ &2&|  
`HJwwKd  
return l(t) op r(t) A1'IK.  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 'M'LJ.,"/  
return op l(t) J| DWT+$#Z  
return op l(t1, t2) "V:UQ<a\  
return l(t) op R6:N`S]&d[  
return l(t1, t2) op %xk]y&jv  
return l(t)[r(t)] M]_vb,=1  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \Fj4Gy?MW  
'Gt`3qG  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: =G72`]#-  
单目: return f(l(t), r(t)); cxv) LOl-  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Hd2_Cg FB  
双目: return f(l(t)); s~63JDy"E  
return f(l(t1, t2)); 5rcno.~QO  
下面就是f的实现,以operator/为例 92tb`'  
[R:O'AP}@}  
struct meta_divide ix/uV)]k`  
  { ftH 0aI  
template < typename T1, typename T2 > [X=eCHB?  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 1b D c ct  
  { ~ ZDdzp>  
  return t1 / t2; tllg$CQ5  
} qzmZ/z96  
} ; #tfJ?w`  
{ U<h tl4  
这个工作可以让宏来做: 4Sl^cKb$7  
eo,]b1C2n  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ . LS.Z 4@  
template < typename T1, typename T2 > \ mcR!P~"i  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 4{Ak|  
以后可以直接用 y\)w#  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) l3MH+o  
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 wGxLs>| 4  
(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。。。) Ip0Zf?  
D2mB4  
@6tx5D?  
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 JH5])i0  
i@;a%$5  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D"WkD j"M  
class unary_op : public Rettype tvH)I px  
  { \G"/Myi  
    Left l; g ` {0I[  
public : ZuhT \l  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} tO0+~Wm  
}hf*Jw  
template < typename T > =0-qBodbl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const H9Z3.F(2  
      { KWYG\#S0]  
      return FuncType::execute(l(t)); ^49moC-  
    } 8]L.E  
R.QcXz?d  
    template < typename T1, typename T2 > ?t"PawBWE  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3HiW1*5W  
      { lt]U?VZ   
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); QRjt.Ry|  
    } INT2i8oU  
} ; zJy{Ry[Sb  
uXC?fMWp.  
0k>&MkM\^  
同样还可以申明一个binary_op 6]3 ZUH;  
-,tYfQ;:  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ]aR4U`  
class binary_op : public Rettype Ij8tBT?jlL  
  { e{O5y8,  
    Left l; O^:h_L  
Right r; 2=|IOkY  
public : GwV FD%  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @W,Y_8:  
IY:O?M  
template < typename T > ;0 *^98K  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const !RD,:\5V  
      { D^~g q`/)  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  {MtB!x  
    } O o:jP6r  
E.3}a>f  
    template < typename T1, typename T2 > Rt|Hma  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const n\YxRs7 hF  
      { `3KprpE8v  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); )X/Faje  
    } *X #e  
} ; ^m=%Ctu#  
>KPJ74R  
]4yvTP3[Rm  
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 O+$70   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MocH>^,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) &1{k^>oz  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 ["M >  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! F~AS(sk  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 7y\g~?5N  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 a*hThr+$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) X A|`wAGP  
下面是修改过的unary_op z,)sS<t(  
&^H "T6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ss<'g@R  
class unary_op 8hfh,v5(  
  { !;gke,fB  
Left l; |DD?3#G01  
  >C[1@-]G%7  
public : gT OMD  
ar|[D7Xrq\  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \gkajY-?  
dWy1=UQfP  
template < typename T > Z]f2&  
  struct result_1 x,dv ~QU  
  { q@9 i3*q;  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; mmL~`i/  
} ; ;Y^RF?un  
f zO8by  
template < typename T1, typename T2 > JWL J<z  
  struct result_2 5KR|p Fq  
  { Ji[g@#  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; njMy&$6a##  
} ; PuaosMn(9  
Yk Pt*?,P/  
template < typename T1, typename T2 > GJs[m~`8#  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :$aW@?zAY  
  { F*}Q^%  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )y W_O:  
} dA/o4co  
Nh9!lBm*]  
template < typename T > >` QX xTn  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const :, [ !8QP  
  { 8 -;ZPhN&  
  return OpClass::execute(lt(t)); ;|QR-m2/  
} "v!HKnDT  
vXyo  
} ; PV6 *-[  
2bnIT>(  
JK"uj%  
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 N>%KV8>{L  
好啦,现在才真正完美了。 dY@Tt&k8E  
现在在picker里面就可以这么添加了: Z4ov  
ws>Iyw.u  
template < typename Right > [KI`e  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !a(qqZ|s  
  { h_G|.7!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ysJhP .  
} n UCk0:{  
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。 `OReSg 2  
G>S1Ld'MV  
B9)qv>m  
UN?T}p- oF  
>m6,xxTR  
十. bind 4*XP;`  
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。 a 8hv.43  
先来分析一下一段例子 ; 9&.QR(  
, gr&s+  
GVc[p\h(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} /\uH[[s  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .Xz"NyW  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #u5;utY:F  
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。 S%s|P=u  
我们来写个简单的。 k=~pA iRDN  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: >wk=`&+V@  
对于函数对象类的版本: b;`#Sea  
VE"0 VB.  
template < typename Func > &R FM d=  
struct functor_trait oy2dA  
  { $4*E\G8  
typedef typename Func::result_type result_type; C+]q  
} ; YSz$` 7i  
对于无参数函数的版本: +fCyR  
4U a~*58  
template < typename Ret > }V#9tWW  
struct functor_trait < Ret ( * )() > [(P[qEY  
  { 6dR-HhF  
typedef Ret result_type; HD8"=7zJk  
} ; O{cGk: y  
对于单参数函数的版本: &B7+>Ix,  
qTa]th;  
template < typename Ret, typename V1 > I1 R\Ts@  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > a2=uM}Hsp  
  { J%-lw{FC  
typedef Ret result_type; )"c]FI[}  
} ; xBE RCO^  
对于双参数函数的版本: #b"5L2D`y'  
JXRf4QmG  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > MHr0CYyb.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > pGbFg&  
  { 6v2RS  
typedef Ret result_type; T.w}6? 2  
} ; L3=YlX`UL  
等等。。。 E%2!C/+B  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy rb}wv16?  
Aiks>Cyi23  
template < typename Func > Eagmafu  
struct func_return wp]7Lx?F  
  { Th;gps%b  
template < typename T > 6aF'^6+a  
  struct result_1 Sv ~1XL W  
  { ?<yq 2`\4O  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0q>NE <L  
} ; C>`.J_N  
z^a!C#IX  
template < typename T1, typename T2 > ^;CR0.4  
  struct result_2 |p8"9jN@}c  
  { =6Kv`  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \A3>c|  
} ; l`M5'r]l  
} ; '[=yfh   
gSv[4,hXd  
iQm.]A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 5fj  
bDh:!M  
template < typename Func, typename aPicker > ]lB3qEn<  
class binder_1 .X LV:6  
  { 2*-ENW2  
Func fn; yjOu]K:X  
aPicker pk; 1W}nYU  
public : SN[L4}{  
'!yS72{$2  
template < typename T > g@k#J"Q '[  
  struct result_1 ,2 g M-  
  { vU8FHVytV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 7i+!^Qj?y  
} ; M]4=(Vv+5  
,yM}]pwlB  
template < typename T1, typename T2 > aX[1H6&=7  
  struct result_2 z3vsz  
  { x#:BE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; fOK+DT~  
} ; O7'<I|aD  
MR?*GI's  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;Txv -lfS  
KTLbqSS\  
template < typename T > c4ZuW_&:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )y%jLiQv  
  { ;LQ# *NjL\  
  return fn(pk(t)); _4.]A 3;}  
} ( K6~Tj  
template < typename T1, typename T2 > }XGMa?WR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const q3AJwELXw  
  { eq@am(#&kY  
  return fn(pk(t1, t2)); Ge^zX$.'  
} .pS&0gBo\  
} ; "EcX_>  
BR& Aq  
b!'l\~`{i  
一目了然不是么? P+)qE6\  
最后实现bind ]^J+-c  
h`wMi}q'D  
@uI?  
template < typename Func, typename aPicker > +Dx1/I  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Vs#"SpH{'  
  { jd%Len&p  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk);  ]{f^;y8  
} sU) TXL'_!  
?S (im  
2个以上参数的bind可以同理实现。 O1GDugZ  
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。 ~Cjz29|gp  
r4O|()  
十一. phoenix  9R9__w;  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Bk?8 zYp  
a q3~!T;W  
for_each(v.begin(), v.end(), ~I{EE[F>qL  
( )v[XmJ>H~o  
do_ QBy{| sQ`  
[ R/^@cA  
  cout << _1 <<   " , " e]lJqC  
] ' |&>/dyq  
.while_( -- _1), ,i?)  
cout << var( " \n " ) #SKfE  
) Og,Y)a;=  
); 95=g Y  
kOw=c Gt  
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: J,f/fPaf7  
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 AY#wVy  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 t)YUPDQ@J  
那么我们就照着这个思路来实现吧: <f N; xIB  
ev9; Ld  
"\e:h| .G  
template < typename Cond, typename Actor > F\a]n^ Y  
class do_while Pm4e8b  
  { 3sH\1)Zz  
Cond cd; 1N8;)HLIBJ  
Actor act; Vy__b=ti?  
public : !; IJ   
template < typename T > )2xE z  
  struct result_1 {fZb@7?GF  
  { geksjVwPH  
  typedef int result_type; ^YGTh0$W  
} ; }91*4@B7  
3gAR4  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} xq}-m!nX  
m6^ 5S  
template < typename T > lsk_P&M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 8p&kLo&  
  { [F+(^- (  
  do Y9F)`1 7  
    { cJCU*(7&  
  act(t); k<H%vg>{~s  
  } Vtr3G.P^  
  while (cd(t)); Ly;I,)w  
  return   0 ; i}v9ut]B  
} W{  fZ[z  
} ; @}Zd (o  
Gqb])gXpl  
]4`t\YaT  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ;B~P>n}}_]  
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。 .u l 53 m  
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。 ^i+[m  
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。 ]jyM@  
下面就是产生这个functor的类: @Br {!#Wf  
u:@U $:sZ  
Y25^]ON*\^  
template < typename Actor > #02Kdo&Vy  
class do_while_actor Zb(E:~h\  
  { AEY$@!8  
Actor act; q/NY72tj0  
public : #E DEYEW7  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 9Hd;35 3Q  
!;S"&mcPDJ  
template < typename Cond > .[?BlIlm  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; R_^/,^1  
} ; 0"78/6XIs  
_T5)n=|  
 B/G-Yh$E  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 /.Fj.6U5  
最后,是那个do_ (luKn&826  
w&Y{1rF>  
.6 3=(o  
class do_while_invoker E V2  )  
  { @5.e@]>ZM  
public : MPIlSMe  
template < typename Actor > X8i(~ B  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const 5+- I5HX|~  
  { hN3u@P^  
  return do_while_actor < Actor > (act); y7: tr  
} \=;uu_v$  
} do_; Ye5jB2Z  
wG 1l+^p  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Ts9ktPlm  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z x@$RS+]  
最后来说说怎么处理break和continue )55\4<ty  
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。 bUZ_UW  
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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