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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oA_T9uh[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 LEnm6  
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, -)S(eqq1  
g=8}G$su{%  
)?@X{AN&  
/5@4}m>Z@  
  class filler :Taequk  
  { 6 w"-&  
public : +4<Ij/}p  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} zR)9]pJ-  
} ; KW&5&~)2  
y[ikpp#ozY  
tS1(.CRk  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: 'q+CL&D  
9NX/OctFa'  
Dwvd  
pq<302uBQ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3v oas  
y _Mte  
J<[Hw g  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 y'gIx*6B@  
xMck A<E  
9rO,h|L   
DB1F _!9  
二. 战前分析 37j-FLbW  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 C_c*21X  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 4dfR}C  
Ygwej2  
<$#;J>{WV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); (%`R{Y  
  /* --------------------------------------------- */ gpo+-NnG  
vector < int *> vp( 10 ); Ebmd[A&&  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); (QARle(i  
/* --------------------------------------------- */ $j ZU(<4,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <{ Z$!]i1  
/* --------------------------------------------- */ \YV`M3O  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cr;\;Ta_!W  
  /* --------------------------------------------- */ xPuuG{Sm  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]{mz %\  
/* --------------------------------------------- */ !F@9xG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5e> <i  
!G`7T  
e.8(tEqZ1  
]`p*ZTr)\  
看了之后,我们可以思考一些问题: ^U[c:Rz  
1._1, _2是什么? /hx|KC&:e  
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。 '?WKKYD7N  
2._1 = 1是在做什么? jHP6d =  
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。 +7HM7cw  
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。 +W{ELdup%q  
Het5{Yb.  
h[%t7qo=  
三. 动工 3%"r%:fQB/  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: bV'^0(Zv  
K6C@YY(  
 X`REhvT  
@wzzI 7}C  
template < typename T > u0Nag=cU  
class assignment H<hFA(M  
  { U{^~X_?  
T value; Iuh1tcc  
public : _trF/U<  
assignment( const T & v) : value(v) {} X>0$zE@0  
template < typename T2 > 2swHJ.d\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } B~[}E]WEK  
} ; H <gC{:S  
Bu:h_sV D  
p2(U'x c  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 -!p +^wC  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W,\LdQ  
QX1rnVzg0  
O@[jNs)].  
SCXH{8SS  
  class holder &mG1V  
  { Xm#E99  
public : 9e`.H0  
template < typename T > j,HUk,e^&  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const }ZP;kM$g  
  { A7|CG[wZ  
  return assignment < T > (t); BCrX>Pp }r  
} 9|;"+jlt  
} ; v2vPf b  
QT!!KTf  
?1+JBl~/d  
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: J\WUBt-M  
dtXA EL\q  
  static holder _1; mX4u#$xs:  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Z= 'DV1A$,  
"ggViIOw&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 2HxT+|~d6  
而不用手动写一个函数对象。 88K=jo))b  
1c$<z~  
F|rJ{=x  
QA=G+1x  
四. 问题分析  `PV+.V}  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 m!Iax]D{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 tA*hh"9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 KGVAP  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 iyj,0T  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ?Re6oLm<B  
J ejDF*Q  
五. 问题1:一致性 ?u*gKI  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| U',.'"m  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 j@j%)CCM  
E[z8;A^:0  
struct holder B4/0t:^I  
  { ? iX1;c9  
  // AGH7z  
  template < typename T > SO~]aFoYt  
T &   operator ()( const T & r) const t *8k3"  
  { x_C#ALq9  
  return (T & )r; -zzM!1@F  
} GzC=xXON  
} ; R(i2TAaaU  
)ZyEn%  
这样的话assignment也必须相应改动: c*5y8k  
~If{`zWoC  
template < typename Left, typename Right > u-31$z<<5}  
class assignment $>72 g.B  
  { =nq9)4o  
Left l; jJX-S  
Right r; (c'=jJX  
public : `|[" {j}^  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} _fVC\18T  
template < typename T2 > e)(m0m\  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } B/iRR2h  
} ; ^KBE2C  
zW,Nv>Ac5  
同时,holder的operator=也需要改动: %(9BWO  
wFgL\[$^|  
template < typename T > SP&Y|I$:  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 3Zr'Mn  
  { qrWeV8ur+  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Z5oX "Yx  
} .U66Uet>RX  
Tb2Tb2C  
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。 RR%[]M#_T  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 BQs~>}(V  
isdEs k#A.  
return l(rhs) = r; Z[(V0/[]  
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。 kpe7\nd=>  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: m((A  
D<.zdTo  
template < typename Tp > ! uC`7a  
class constant_t }G:5P3f  
  { +cDz`)N,,  
  const Tp t; ^kS44pr\Q  
public : R)%1GG4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} yf2I%\p}  
template < typename T > 5i 6*$#OM_  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const K*ZH<@o4  
  { LX i?FQnLu  
  return t; v(H CnC  
} C:]&V*d.v4  
} ; ,u^RZ[}  
vPVA^UPNV  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;w^-3 U7:  
下面就可以修改holder的operator=了 @IB+@RmL  
q}nL'KQ,n  
template < typename T > :6,qp?/  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const W?(^|<W  
  { Fu K(SP3  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ";)SA,Z  
} D^ E+#a 1  
""j(wUp-W  
同时也要修改assignment的operator() >=|;2*9v  
?z:Xdx\l  
template < typename T2 > ,| \62B`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } c{iF  
现在代码看起来就很一致了。 $WOiXLyCk  
DwQa j"1<%  
六. 问题2:链式操作 vd4}b>  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 tRqg')y  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 2n9E:tc  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 <lx~/3<m  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \Ty%E<  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct bt$+l[U^J  
/K#t$O4  
template < typename T > aYjFRH`  
struct result_1 U9om}WKO  
  { ,oW8im   
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 8gA:s`ofJ  
} ; ng ZkBX  
}ph;~og}y  
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: lS`hJ:  
:QSCky*i  
template < typename T > \XG18V&  
struct   ref E&?z-,-o@  
  { ozs xqN  
typedef T & reference; kUl:Yj=&  
} ; (I?CW~3#  
template < typename T > b,?@_*qv+  
struct   ref < T &> hBSci|*f  
  { Lv;R8^n  
typedef T & reference; ` "Gd/  
} ; V9v80e {n4  
t^|+|>S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: =w~phn  
SI:+I4i  
template < typename T > {y{& tz Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 67uUeCW  
  { E57J).x-BP  
  return l(t) = r(t); OVsZUmSG  
} 39W"G7n?v  
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。 Q k`yK|(0=  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  TP6iSF  
4eSV( u)4  
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 EZm6WvlxSI  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N Fc@Kz<H  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 /<(d.6T[}:  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ar0y8>]3  
最后的布局是: =h~\nTN  
                Add MDfE(cn2q  
              /   \ /Z:\=0`  
            Divide   5 G/F0 )M  
            /   \ }&Eb {'  
          _1     3 ))M; .b.D  
似乎一切都解决了?不。 Pkr0| bs*  
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。 1|za>N6[yu  
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。 _T\~AwVc<  
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: YN\!I  
o{EWNkmj  
template < typename Right > 2:(h17So  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ^&o38=70*  
Right & rt) const =] R_6#  
  { "z ` &xB  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9zj^\-FA_l  
} C+ B`A9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &yKUf  
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。 w[>/(R7im  
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。 {+V1>6  
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。 3{mu7 7  
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。 =O qw`jw  
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? 1/t}>>,M  
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: J%?'Q{  
M <3P  
template < class Action > XYbc1+C  
class picker : public Action _)q,:g~fu  
  { d7xd"  
public : 1D /{Y  
picker( const Action & act) : Action(act) {} +U(m b  
  // all the operator overloaded O -a`A.  
} ; Kt,ENbF  
e]\{ Ia  
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。 aqTMOWyeu  
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: EUv xil  
} k[gR I]  
template < typename Right > qDqgU  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const `>@n6>f  
  { Pv.z~~l Y  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;cBFft}D  
} Qt_LBJUWV  
)'{:4MX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > NX?J  
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。 Ybr&z7# 2  
+DwyMzeE  
template < typename T >   struct picker_maker P)?)H]J"  
  { anj*a<C<  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^(p}hSLAfQ  
} ; K0xZZ`  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > kLKd O0  
  { ni#!Gxw  
typedef picker < T > result; z}'*zB>  
} ; ER:)Fk>_  
4Fr0/="H  
下面总的结构就有了: &e\A v.n@-  
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。 $7{V+>  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {1^9*  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 u$c)B<.UR  
至此链式操作完美实现。 p]*BeiT#n%  
<~BheGmmy  
jiPV ]aVN  
七. 问题3 Y-%S,91O  
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。 /? n 9c;w  
@0`Q  
template < typename T1, typename T2 > lZTD>$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wL]7d3t  
  { 5b_[f(  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); sF?N vp  
} .7-Yu1{2  
f Q.ea#xh^  
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: cGw*edgp6  
v%|()Z0  
template < typename T1, typename T2 > 2nOoG/6 E  
struct result_2 K (yuL[p`  
  { 0:^L>MO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; > m GO08X  
} ; xN\ PQ,J  
iw|6w,-)C  
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? pQaP9Y{OK  
这个差事就留给了holder自己。 i)V-q9\  
    PgZ~of&  
U!sv6=(y@  
template < int Order > 1]r+$L3  
class holder; irNGURLm  
template <> DiF=<} >x  
class holder < 1 > 8S1%;@c  
  { %gB 0\C  
public : Z']D8>d  
template < typename T > W! FmC$Kc  
  struct result_1 }Y(yDg;"  
  { 3Q^@ !hu  
  typedef T & result; ?^9TtxM  
} ; ``o:N`  
template < typename T1, typename T2 > {5U;9: sO6  
  struct result_2 dq?q(_9  
  { U$KdY _Z97  
  typedef T1 & result; M>df7.N7%P  
} ; c?L_n=B  
template < typename T > i]Or'L0c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ': Gk~   
  { 6=]%Y  
  return (T & )r; !7SZZz  
} ,[IN9W  
template < typename T1, typename T2 > {9KG06%+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const : 0Nd4hA  
  { iulM8"P  
  return (T1 & )r1; TL(L[  
} 0(VQwGC[  
} ; *7hr3x  
UA3%I8gu_  
template <> DoA4#+RU  
class holder < 2 > ='=\!md  
  { 2~+Iu +  
public : ?6@Y"5 z3g  
template < typename T > e[}R1/! L  
  struct result_1 ,R$n I*mf_  
  { F|X-|Co  
  typedef T & result; ?\:ysTVu  
} ; F9]j{'#  
template < typename T1, typename T2 > Y7)YJI  
  struct result_2 k3se<NL[  
  { Zs!)w9y&V  
  typedef T2 & result; .L%_#A  
} ; ni gp83:  
template < typename T > QnikgV  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const "V:B-q  
  { ): C4"2l3  
  return (T & )r; {{ M?+]p,^  
} H@er"boi  
template < typename T1, typename T2 > 6Gjr8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const NS "hdyA  
  { 0V*L",9M  
  return (T2 & )r2; @AL,@P/9=  
} li\hHd5  
} ; & v=2u,]T  
|r5|IA  
Kx6_Vp  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 r'fNQJ >  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: N4"%!.Y  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !8ub3oj)  
Gk2\B]{  
return l(i, j) = r(i, j); 0Ph,E   
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 4O[T:9mn0  
PL<q|y  
  return ( int & )i; *nDyB. (  
  return ( int & )j; f+Nq?GvwBQ  
最后执行i = j; CDei+ q  
可见,参数被正确的选择了。 r: n^U#  
6R5) &L  
]t]s/;9]K  
N. 3 x[%:  
z (rQ6  
八. 中期总结 ptGM'  
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: |/zE(ePc{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q~]#x![u0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 mY2 Ubn*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor t)XNS!6#]?  
yef@V2Z+  
`p9h$d  
d}%GHvOi  
+Ck<tx3h&  
{$4fRxj  
九. 简化 2 5h.u>6@{  
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。 X:+;d8rCy  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 SZH,I&8  
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: dNG>:p  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 axnkuP(  
  +-*/&|^等 E>xdJ  
2. 返回引用。 @rkNx@[~  
  =,各种复合赋值等 LJYFz=p "  
3. 返回固定类型。 WcAX/<Y>  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) -uenCWF\#  
4. 原样返回。 5[[4A]#T  
  operator, ^3IO.`|  
5. 返回解引用的类型。 $@[6jy  
  operator*(单目) Ra[{K@  
6. 返回地址。 s CSrwsbhv  
  operator&(单目) U,Nf&g  
7. 下表访问返回类型。 TIlcdpwXf  
  operator[] lM"@vNgK  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 AM*V4}s*9k  
  operator<<和operator>> #/!a=0  
q( i|  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 4dv+RRpGOv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ZffK];D  
4&~1|B{Z  
template < typename Left > Zz= +?L  
struct value_return v! uD]}  
  { 3,e^; {w  
template < typename T > Hn0 ,LH$/  
  struct result_1 y^=\w?d  
  { WMZ&LlB%  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; BdB/`X*  
} ; zn&NLsA  
qYZX, x  
template < typename T1, typename T2 > jTaEaX8+  
  struct result_2 i}N'W V`!  
  { ([iMOE[D3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; `Q^G k{9P  
} ; i[H`u,%+(  
} ; [2~Et+r6g  
8v\BW^z3  
xR q|W4ay  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait B<J} YN  
^aN;M\  
下面我们来剥离functor中的operator() ?SRG;G1  
首先operator里面的代码全是下面的形式: K/KZ}PI-O  
6:i{_YX(.S  
return l(t) op r(t) y[oc^Zuo  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) q>X#Aaib  
return op l(t) ;S+*s'e  
return op l(t1, t2) ]re1$ W#*  
return l(t) op )t{?7wy  
return l(t1, t2) op L0Bcx|)"$`  
return l(t)[r(t)]  Zm!T4pL  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] )8p FPr  
fB|rW~!v  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: '@i/?rNi%N  
单目: return f(l(t), r(t)); i]a 5cn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rg)>ZHx  
双目: return f(l(t)); x6\EU=,  
return f(l(t1, t2)); jQ@z!GirT  
下面就是f的实现,以operator/为例 u;H SX  
Eb{Zm<TP  
struct meta_divide Tn< <i  
  { uV`r_P  
template < typename T1, typename T2 > m!SxX&m"G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) K[PH#dF5,x  
  { UUc{1"z{  
  return t1 / t2; R$k4}p  
} [U.3rcT"N  
} ; zMxHJNQ\D  
wZ6LiYiHl  
这个工作可以让宏来做: |jH- bm  
kL\ FY  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ S*VG;m #  
template < typename T1, typename T2 > \ ?%dsY\  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Pp3<K649  
以后可以直接用 *cz nokq6  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) +KgLe>-}  
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 FY+0r67]  
(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。。。) w4P?2-kB  
UUJbF$@;  
oP;"`^_  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 109dB$+$  
-b"mx"'?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5RXZ$/  
class unary_op : public Rettype ZpvURp,I  
  { WcqQR))n  
    Left l; | s%--W  
public : XUc(7>k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )0 UVT[7  
_[u&}i  
template < typename T > ?-%Q[W  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const L|pMq!@J  
      { 5&Al  
      return FuncType::execute(l(t)); 8Q ba4kgL  
    } `ECT8  
ZmeSm& hQ_  
    template < typename T1, typename T2 > _rt+OzZ*L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const b5lZ||W.  
      { O?5uCh$H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Cl#PYB{1Y  
    } W6J%x[>Z  
} ; :@#9P,"  
ea[vzD]  
-d5b,leC^  
同样还可以申明一个binary_op p)v|t/7  
pW$ZcnU  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 'Dw+k;RH  
class binary_op : public Rettype F3+ ;2GG2  
  { 2-=Ov@y2k!  
    Left l; 4o?_G[  
Right r; " O0p.o  
public : EZnXS"z  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} d1]CN6 7{G  
3+vbA;R  
template < typename T > N$]B$vv  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ehCGu( =  
      { )N$T&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 5"5!\Zo  
    } 4A0 ,N8ja}  
San3^uX  
    template < typename T1, typename T2 > QL/I/EgqC  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X)7_@,7  
      { kq|(t{@Rp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `R[cM; c2  
    } 'kU5  
} ; w]L^)_'Th  
3{c6)vR2  
=D-u".{  
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 tSibz l~  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "y~tAg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) fghw\\]3  
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。 wr);+.T9R  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ]M3V]m  
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。。。 y buKwZFC  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 EZs"?A  
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) PgOOFRwP  
下面是修改过的unary_op >u?m Bx  
+/O3L=QyJ  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > (U@Ks )  
class unary_op _EPfeh;  
  { 7m.#No>^  
Left l; yuP1*QJ%  
  1N\/61+aA  
public : 7pPaHX8  
\dAs<${(  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} suOWmqLs  
,bTpD!  
template < typename T > d{/#A%.  
  struct result_1 !ZxK+Xqx[  
  { M02 U,!di  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; Q Ev7k  
} ; T'6MAxEZUq  
zTBf.A;e7  
template < typename T1, typename T2 > f4'WT  
  struct result_2 &|9K~#LVS  
  { L(RI4d  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; W kP`qD3  
} ; L2\<iJA}c  
+H{TV#+r  
template < typename T1, typename T2 > q4MR9ig1E_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m&MAA^I  
  { jouA ]E  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Q DVk7ks  
} r7ebFJEf  
]`eP"U{  
template < typename T > 33},lNS|  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 216=7O2F  
  { B,S~Idr}  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8sus$:Ry  
} _DouVv>  
Q{[l1:  
} ; 6 2:FlW>  
!jWE^@P/B  
s$gR;su)g  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ,ZV>"'I:  
好啦,现在才真正完美了。 ?lca#@f(  
现在在picker里面就可以这么添加了: AZ.$g?3w  
WAt= T3  
template < typename Right > -I ?8\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const !S~0T!afF  
  { kqkTz_r|H  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Gf=3h4  
} rnyXMt.q  
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。 ;rRV=$y  
38mC+%iC  
b#nI#!p'  
xyD2<?dGUb  
:%-w/QwTR  
十. bind ~pT1,1  
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。 }el7@Gv  
先来分析一下一段例子 Xj9\:M-  
a[_IG-l|i4  
${)oi:K@:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 5pT8 }?7  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ({3Ap{Q}  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 1/f{1k  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 j7BLMTF3v  
我们来写个简单的。 VUi> ]v/e  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: )+Y"4?z~  
对于函数对象类的版本: =PF2p'.o  
D7r&z?  
template < typename Func > s0O]vDTR,H  
struct functor_trait OO2uE ;( 3  
  { S]&:R)#@  
typedef typename Func::result_type result_type; c)3.AgT  
} ; {'p < o$(S  
对于无参数函数的版本: HLkI?mW<  
@>,GCuPrm  
template < typename Ret > VOJ/I Dl 4  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #;[0:jU0  
  { esiU._:u  
typedef Ret result_type; D0Mxl?S?  
} ; &,P; 7R  
对于单参数函数的版本: a&2UDl%K  
[vY#9W"!  
template < typename Ret, typename V1 > ]Cs=EZr  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > WG&! VK  
  { 9W0*|!tQ,+  
typedef Ret result_type; dS8ydG2  
} ; g< xE}[gF  
对于双参数函数的版本: {O:{F?  
aGd wuD  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > j 1;<3)%0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DRpF EWsm  
  { ;F|#m,2Q-  
typedef Ret result_type; riL|B 3  
} ; KL6B!B{;  
等等。。。 2!6E~<~HC  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ^RJ @9`P&t  
* RyU*au  
template < typename Func > +_L]d6  
struct func_return  )m#Y^  
  { xG;;ykh.]  
template < typename T > P!"{-m'  
  struct result_1 Q*Y-@lZ  
  { :c|Om{;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; GM8Q#vc  
} ; H| _@9V  
5E]iv^q%  
template < typename T1, typename T2 > p+8o'dl8=  
  struct result_2 IG{ lr  
  { }h sNsQ   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; DZ @B9<Zz{  
} ; dk^jv +  
} ; ] s^7c  
9%Tqk"x?  
Zs]n0iwM'@  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 {sf ,(.W  
HUMy\u84H  
template < typename Func, typename aPicker > gV-*z}`U  
class binder_1 D;s%cL`  
  { `#' j3,\6  
Func fn; wAw1K2d  
aPicker pk; .'&pw }F  
public : {?Nm"#  
}`2a>N: &  
template < typename T > Z;V(YK(WO.  
  struct result_1 {_-T!yb  
  { &l0K~7)b  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; _|4R^*/ 4  
} ; /@|iI<|  
%W8iC%~  
template < typename T1, typename T2 > o">~ObR  
  struct result_2 M(nzJ  
  {  ?HRS*  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 8 R%<~fq r  
} ; SswcO9JCX3  
mI5J] hk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ;:_AOb31N  
J;NIa[a  
template < typename T > }LCm_av  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [|ZFei)r  
  { yuy\T(7BN  
  return fn(pk(t)); \I:27:iAL  
} (~eS$8>.  
template < typename T1, typename T2 > 6lCpf1>6@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const jC_'6sc`  
  { 24nNRTI  
  return fn(pk(t1, t2)); :o' |%JE  
} wgIm{;T[u  
} ; 'iF%mnJ  
f] #\&"  
u178vby;l  
一目了然不是么? Ovc9x\N  
最后实现bind JH{/0x#+  
"5L?RkFi\  
>t.Lc.  
template < typename Func, typename aPicker > {?`7D:]`^  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) nhdZC@~E0  
  { -N% V5 TN  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hcj]T?  
} 6i-G{)=l  
T 5Zh2Q@  
2个以上参数的bind可以同理实现。 +Eh.PWEe  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。  {ibu 0  
vRH^en  
十一. phoenix 'KIT^k0"Ih  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: C{}PO u  
bJetqF6 n  
for_each(v.begin(), v.end(), X5YOxMq  
( t$(#$Z,RS  
do_ CDM6o!ur3  
[ _\KFMe= PV  
  cout << _1 <<   " , " Dc@O Mr  
] triU^uvh  
.while_( -- _1), <zR{'7L/  
cout << var( " \n " ) OA*O =  
) cFw-JM<  
); SFRP ?s  
cN0 *<  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: 1R3,Z8j'  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor !DzeJWM|  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 #<< el;n  
那么我们就照着这个思路来实现吧: BW7AjtxQ&  
{iX#  
". tW5O>  
template < typename Cond, typename Actor > |dLr #+'az  
class do_while aSvv(iV  
  { !Ztqh Xr  
Cond cd; {o5|(^l  
Actor act; k7Bh[ ..!  
public : )`rD]0ua;  
template < typename T > I4G0 !"T+  
  struct result_1 _i {Y0d+  
  { zawu(3?~)5  
  typedef int result_type;  Rpgg :  
} ; !nSa4U,$w<  
V.&F%(L  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} /Ne#{*z)hO  
GZ~Tl0U  
template < typename T > `=H*4I-"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ##6\~!P  
  { .p! DVQ"a  
  do YK)m6zW5  
    { gMI%!Y  
  act(t); }yK7LooM  
  } x6`mv8~9Db  
  while (cd(t)); H P.=6bJWi  
  return   0 ; -y-}g[`  
} 3A!a7]fW  
} ; >O?WRC B  
`Y:]&w  
PP$sdmo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). (DO'iCxlNh  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 UsyNn39  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 Ob/)f)!!  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 y017 B<Ou  
下面就是产生这个functor的类: 6?F88;L  
&N^~=y^`C'  
UE'=9{o`  
template < typename Actor > ?9()ya-TE  
class do_while_actor UON=7}=$&  
  { = g{I`u  
Actor act; %PYO9:n  
public : (U.Go/A#wE  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} ;|WUbc6&g  
OM[MRZEh G  
template < typename Cond > D{N8q^Cs9  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GK}52,NM  
} ; zbxW U]<S?  
_=~u\$  
p[C"K0>:_F  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ;stuTj@vH  
最后,是那个do_ Ab ,^y  
nZbI}kcm  
 Y${'  
class do_while_invoker {!|4JquE_  
  { 3[ [oAp  
public : N1ipK9a  
template < typename Actor > J _O5^=BP  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const D`JBK?~  
  { K5qCPt`'  
  return do_while_actor < Actor > (act); JJd qdX;  
} RRt(%Wm*  
} do_; &YXJ{<s  
=:&xdphZ+  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? .J75bX5  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 b]]8Vs)'  
最后来说说怎么处理break和continue J#..xJ?XRD  
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。 i\6CE|  
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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