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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Qe_+r(3)k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 yKYl@&H/%  
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, \UOm]z  
j(sLK &  
gt'*B5F(  
47KNT7C  
  class filler 8+ov(B;(  
  { GSP?X$E  
public : YNI;h%w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} yx2z%E  
} ; C#0brCQq3  
(i\)|c/a7  
a~,Kz\Tt  
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: "9w}dQ  
&I%IaNco  
avg4K*vv  
#*^e,FF<  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); \Dfm(R  
n,CD  
!:3^ hb  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Yr=8!iR$  
sds}bo  
 s'TY[  
Y~}5axSPH  
二. 战前分析 "mR*7o$|  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ul$,q05nb  
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 6(Vhtr2( *  
J smB^  
~T% Ui#Gc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); H;QA@tF>5  
  /* --------------------------------------------- */ E:)Cp  
vector < int *> vp( 10 ); LX\)8~dp  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BX*69  
/* --------------------------------------------- */ zd.'*Dj  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); `kFiH*5%z  
/* --------------------------------------------- */ r_^)1w  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Tpb"uBiXoo  
  /* --------------------------------------------- */ FI$XSG  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); g rspt}  
/* --------------------------------------------- */ `"c'z;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `;$h'eI9  
->h5T%sn  
"TNVD"RLY  
@MOCug4  
看了之后,我们可以思考一些问题: *1$    
1._1, _2是什么? V#L'7">VP  
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。 A @2Bs 5F  
2._1 = 1是在做什么? e\D| o?v  
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。 U7h(-dV   
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。 ?`H[u7*%  
P#MK  
&<Zdyf?[Ou  
三. 动工 8eN7VT eb  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: \x(^]/@  
hO \/  
s1 bU  
g5Hr7K m  
template < typename T > /OG zt  
class assignment R&*@@F-dx  
  { LTXz$Z]  
T value; dxCPV6 XI  
public : H O*YBL  
assignment( const T & v) : value(v) {} DkdL#sV  
template < typename T2 > 'mE^5K  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 35_)3 R)  
} ; s6n`?,vw  
APq7 f8t  
@^&7$#jq%  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 mlB~V3M'G  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment nxfoWy  
~8{sA5y  
KP{3iUqvO  
_{)9b24(  
  class holder s$ z2 c  
  { T<yb#ak  
public : uokc :D  
template < typename T > 4x=(Zw_X  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const X{\jK]O  
  { ),` 8eQC  
  return assignment < T > (t); v+6e;xl8  
} lP3h<j  
} ; orqJ[!u)`  
y' [LNp V  
Z9[+'ZWt  
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: ||Y<f *  
~=cmM  
  static holder _1; z_&P?+"Df  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 S-c ^eLzQ  
pO]8 dE0  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); j_GBH8 `  
而不用手动写一个函数对象。 >;9NtoE  
#]Y*0Wzpfn  
T$P-<s  
/pykW_`/-  
四. 问题分析 y vI<4F  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 "@yyXS r  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "HK/u(z)  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 J'Sm0  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :m ZYS4L~  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Bm/YgQi  
r,;\/^u*  
五. 问题1:一致性 tTuX\;G  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| =J/FJb  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 {dzoEM[ 1s  
=;ICa~`C;  
struct holder L'E^c,-x~  
  { fYX<d%?7  
  // >cgpajx*  
  template < typename T > tJU-<{8  
T &   operator ()( const T & r) const J=H)JH3  
  { GLUUY0  
  return (T & )r; Ow/@Z7~  
} ahGT4d`)9  
} ; /XbW<dfl  
#fDs[  
这样的话assignment也必须相应改动: *C2R`gpBI  
{HrZ4xQnpV  
template < typename Left, typename Right > \TbVS8e^  
class assignment )(TAT<  
  { 5/@UVY9_  
Left l; uQ3[Jz`y  
Right r; goZ V.,w  
public : <Ef[c@3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} h-QLV[^  
template < typename T2 > e.vtEQV9  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } J2M(1g)t9  
} ; d%ME@6K)  
Ed-M7#wY  
同时,holder的operator=也需要改动: tSHFm-q`  
0xMj=3']  
template < typename T > @PSLs *  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const w/m:{cHk  
  { l,`!rF_  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); @_yoX(.E&  
} y7lWeBnC  
XKU=oI0\j  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <<zI\+V  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 5?u}#zO  
|yY`s6Uq  
return l(rhs) = r; ,wj"! o#  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 jndGiMA  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?Bx./t><  
~Xv=9@,h  
template < typename Tp > qJv[MBjk3B  
class constant_t r'4:)~]s  
  { 55DE\<r  
  const Tp t;  .\:J~(  
public : j*R,m1e8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} F- rQ3  
template < typename T > 7Y( 5]A9=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Ng=ONh  
  { @g-Tk  
  return t; i$^ZTb^  
} k%81f'H  
} ; '7 )"  
(6gK4__}]  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 )"<8K}%!  
下面就可以修改holder的operator=了 :d,^I@]  
zfI}Q}p  
template < typename T > Acm<-de  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const } cNW^4F  
  { ~Y!kB:D5;~  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); +OHGn;C  
} U1R4x!ym4  
E6MA?Ax&=  
同时也要修改assignment的operator() TnH\O$  
SNpi=K!yn  
template < typename T2 > wdas1  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 3HC  
现在代码看起来就很一致了。 }}{Yw  
H=^K@Ti:  
六. 问题2:链式操作 H)(jh  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 Ey `h1 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。 Gc,_v3\  
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。 @{HrJ/4%:&  
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。 aUopNmN  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct vqdX^m^PY  
obH; g*  
template < typename T > 47>>4_Hz  
struct result_1 DXR:1w[^  
  { ~$,qgf  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 4'>1HW  
} ; ml!5:r>  
<[~,uR7  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5K%W a]W  
{MBTP;{*~  
template < typename T > }"s;\?a  
struct   ref MgMD\  
  { lS5ny  
typedef T & reference; b^CNVdo'  
} ; L"(4R^]  
template < typename T >  H`QQG!  
struct   ref < T &> D-p.kA3MJ  
  { 5Rv+zQ#GR  
typedef T & reference; ^A_;#vK  
} ; {8RFK4! V@  
(P|pRVO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: !nf-}z e{  
t+Bf#:  
template < typename T > :!TI K1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const FY3IUG  
  { 5"KlRuv%  
  return l(t) = r(t); 3lxc4@Zmd  
} L"+$Wc[|  
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。 2f:^S/.A  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 evuZY X@  
BOVPKX  
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 ef"?|sn  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Dt}rR[yJ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 _=XX~^I,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?}P5p^6  
最后的布局是: ^"8wUsP  
                Add b{7E;KyY,  
              /   \ IVxWxM*N<  
            Divide   5 V|D] M{O  
            /   \ X@A1#z+s0]  
          _1     3 Jf;?XP]z  
似乎一切都解决了?不。 ){;02^tX  
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。 kL*0M<0 (  
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。 qdD)e$XW,  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: N@T.T=r  
vIGw6BJI  
template < typename Right > fPa9ofU/kr  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ?}QH=&=^  
Right & rt) const 2'0K WYM  
  { uKr1Z2  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SI:ifR&T  
} 2][DZl  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &"Ux6mF-"  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 :;]Oc  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 V4w=/e _  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 Rd*[%)  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 oA-:zz> wL  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? #\rwLpC1u  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: X@2-*so<  
J;Rv ~<7  
template < class Action > Zo-$z8  
class picker : public Action \E1U@6a  
  { ,L> ar)B  
public : QCOo  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ^rNUAj9Z  
  // all the operator overloaded p*QKK@C  
} ; j{++6<tr  
?X$, fQ#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。 giY80!GX  
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: 3INI?y}t   
<U Zd;e@  
template < typename Right > 7L5P%zLtB  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 8T[ 6J{|C  
  { YNdrWBf)  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); z,SYw &S  
} Aj>[z8!,  
bzpFbfb  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > m!n/U-^  
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。 W~n.Xeu{C  
p/6zEZ*  
template < typename T >   struct picker_maker p zw8T  
  { Dr<='Ux[5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k`KGB  
} ; m|tC24  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > DbI!l`Vn4  
  { v5}X+'  
typedef picker < T > result; 2 !1.E5.I  
} ; Rfb?f} j  
U%<rn(xWXD  
下面总的结构就有了: }j5 a[L  
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。 t0&@h\K  
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。 SuBeNA[&  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lJ;J~>  
至此链式操作完美实现。 EV M7Q>  
Z4TL6 ]^R  
w42OF7f  
七. 问题3 b,H[I!. %  
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。 ;zTuKex~  
Ol /\t  
template < typename T1, typename T2 > nwI3|&  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const gO?44^hMe  
  { @LE[ac  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h+~P"i}&\  
} K-vWa2  
d;[u8t  
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: M5L{*>4|6  
R{Z-m2La  
template < typename T1, typename T2 > 66&EBX}  
struct result_2 >zvY\{WY  
  { M+>`sj  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Oft arD  
} ; Y&bM CI6U  
6(&Y(/  
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? .\Fss(Zn  
这个差事就留给了holder自己。 <Cpp?DW_  
    rt7<Q47QE  
^WYQ]@rh3  
template < int Order > QWnndI_4p  
class holder; fN%jJ-[d  
template <> >u +q1j.  
class holder < 1 > 'Ye v} QM  
  { `|O yRU"EK  
public : J:dof:q  
template < typename T > 0X|_^"!  
  struct result_1 GV|9H]_,I  
  { AnsjmR:Jv  
  typedef T & result; _o6G6e,  
} ; & -l8n^  
template < typename T1, typename T2 > |[xi/Q^7  
  struct result_2 }-p[V$:S  
  { f'(l&/4z{  
  typedef T1 & result; GOy%^:Xd  
} ; 2RtHg_d_l  
template < typename T > k8nLo.O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const qem(s</:  
  { u^W2UE\  
  return (T & )r; K/_9f'^  
} `iKj  
template < typename T1, typename T2 > 7k%T<;V  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5A Bhj*7  
  { [s1pM1x  
  return (T1 & )r1; 0'Z\O   
} m*0,s  
} ; j=+"Qz/hr_  
^H'a4G3  
template <> iTo k[uJ}  
class holder < 2 > `s#Hq\C  
  { A~ (l{g  
public : 2(!fg4#+  
template < typename T > zdun,`6  
  struct result_1 Rf %HIAVE  
  { hjx)D  
  typedef T & result; NtGn88='{  
} ; J'&# mDU  
template < typename T1, typename T2 > E4.SF|=x  
  struct result_2 Bvjl-$m!v  
  { F51.N{'  
  typedef T2 & result; C_fY %O  
} ; V,v[y\  
template < typename T > f7de'^t9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const zzGYiF ?  
  { I8Vb-YeS  
  return (T & )r; <3X7T6_:@  
} Rhzn/\)|  
template < typename T1, typename T2 > T5Eseesp  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const iX{G]< n  
  { 1t[j"CG(o  
  return (T2 & )r2; :VmHfOO  
} kdx y\ jA  
} ; 2 +5e0/_V  
,SlN zR  
0o&MB Dp  
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> >。 =4!nFi  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7EhN u@5-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: N)8HR9[!  
8G%yB}pa  
return l(i, j) = r(i, j); H( ^bC5'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) 'rP]Nw  
@R~5-m  
  return ( int & )i; 36m5bYMd)  
  return ( int & )j; yI{5m^s{  
最后执行i = j; #1-xw~_  
可见,参数被正确的选择了。 h:\oly\  
2 -!L _W(  
Ft JjY@#  
M&Y .;  
tCF&OOI4`  
八. 中期总结 0"k |H&  
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: [p r"ZQ]  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Y]`.InG@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 6qvp*35Cx  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E9! N>0  
s=I'e/"7  
\g)Xt?w0Wo  
bBxw#_3A?E  
G`=r^$.3WB  
9<CG s3\  
九. 简化 "v*8_El  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 L}{`h  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 \Xrw"\")j  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w*j$uW6{  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 &.i^dO^}  
  +-*/&|^等 IputF<p  
2. 返回引用。 v]:=K-1n  
  =,各种复合赋值等 }_.:+H!@  
3. 返回固定类型。 mZk0@C&:6  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 1m<RwI3s  
4. 原样返回。 qUF'{K   
  operator, eKZ%2|+j!7  
5. 返回解引用的类型。 v *hRz;  
  operator*(单目) .] 4W!])9  
6. 返回地址。 em@EDMvI  
  operator&(单目) jZfx Jm  
7. 下表访问返回类型。 U$&hZ_A  
  operator[] f6<g3Q7Mu  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 U4?(A@z9^  
  operator<<和operator>> m@Ev~~;  
$9 p!Y}  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 &(rWwOo6  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ri~<~oB 2:  
1r[@(c0  
template < typename Left > .~lKBkS`!  
struct value_return jLg@FDb~  
  { -#`c5y}P  
template < typename T > 2+8#H.  
  struct result_1 t/i5,le  
  { o(A|)c4k  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; UnWW/]E  
} ; a.F Al@Br  
W\*-xf|"d  
template < typename T1, typename T2 > sE(HZR1  
  struct result_2 1-SVCk -  
  { A!W0S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; d?idTcgs  
} ; m"tOe?  
} ; @!=\R^#p  
{kI#A?M  
f}%D"gz  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait JM$.O;y -  
nHFrG =o,  
下面我们来剥离functor中的operator() "LhUxnll  
首先operator里面的代码全是下面的形式: &Jc_Fc(M  
-XoPia2  
return l(t) op r(t) pI`?(5iK6|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ~.Ik#At  
return op l(t) G* %t'jX9  
return op l(t1, t2) wl=61 Mb  
return l(t) op -OZ 5vH0  
return l(t1, t2) op sf} Dh  
return l(t)[r(t)] k4J8O3E  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] [ Mg8/Oy  
2pHR_mrb  
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: ,n,RFa  
单目: return f(l(t), r(t)); I 1d0iU  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); yKagT$-  
双目: return f(l(t)); =?0lA_ 0  
return f(l(t1, t2)); $L4/I!Yf  
下面就是f的实现,以operator/为例 5vzceQE}  
E&$_`m;  
struct meta_divide =Yo1v=wxN  
  { eS/B24;*  
template < typename T1, typename T2 > tU wRE|_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) G>qZxy`c  
  { ".*x!l0y7  
  return t1 / t2; 3{% LS"c  
} 59uwB('|lH  
} ; Y>."3*^  
:S@1  
这个工作可以让宏来做: #(Or|\t  
}]1BO  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8cx=#Me  
template < typename T1, typename T2 > \ <hnCUg1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l2%bF8]z  
以后可以直接用 ]-o"}"3Ef  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) eg+!*>GaX  
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 1B>Vt*=  
(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。。。) I&9S;I$  
_&3<6$}i"  
|iFVh$N  
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 ~`;rNnOT3  
u),Qa=Wp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > TjK{9A  
class unary_op : public Rettype YKZrEP 4^  
  { 7)rWw<mY  
    Left l; l7(!`NPbC  
public : gJt`?8t  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 6~:Sgt nU  
-u!qrJ*Z  
template < typename T > Q "r_!f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `?\tUO2_T  
      { {)f~#37  
      return FuncType::execute(l(t)); +Z2MIC|Ud  
    } /(I*,.d  
ek aFN\  
    template < typename T1, typename T2 > u D 5%E7  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _?7#MWe&  
      { 0XwHP{XaO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); :A46~UA!$  
    } :^ i9]  
} ; pqM~l&  
jkAAqRR  
d<w~jP\  
同样还可以申明一个binary_op (fD ;g9  
'J*<iA*W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > BIaDY<j90  
class binary_op : public Rettype  c9''  
  { I0AJY )R  
    Left l; Uv_N x10  
Right r; PMsz`  
public : ub0zJTFJ#  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} k?BJdg)xJ  
xieP "6  
template < typename T > (LvS :?T}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $ZPX]2D4B#  
      { ;wiao(t>4N  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); `?*%$>W#"  
    } I|oT0y &  
31^cz*V  
    template < typename T1, typename T2 > :vx$vZb  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const A|#`k{+1-  
      { L(;WxHL  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  , iNv'  
    } JN/UUfj  
} ; ?q`0ZuAg\<  
\2[<XG(^  
TG48%L  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 =+5,B\~q@C  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ,?UM;^  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 75!9FqMZ}  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 -${DW^txMZ  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! +@9gkPQQ-@  
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。。。 {P9J8@D  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 yAT^VRbv  
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) {s?M*_{|  
下面是修改过的unary_op ivO/;)=t  
hjZ}C+=O  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?[TfpAtQ`  
class unary_op dCYCHHHF  
  { Zt -1h{7  
Left l; + Y.1)i}  
  _R|Ify#J  
public : B@Co'DV[/]  
aeyNdMk -  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} D'<VYl"/  
l@j.hTO<  
template < typename T > vg Ipj3u  
  struct result_1 %z]U LEYrZ  
  { *YTo{~  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ,ea^,H6  
} ; m .IU ;cR  
NE8 jC7  
template < typename T1, typename T2 > [,EpN{l  
  struct result_2 6\7nc FO3  
  { gieN9S  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Z0!5d<  
} ; L(S'6z~_9  
z2gk[zY&  
template < typename T1, typename T2 > |LG4=j.l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const k;PAh>8  
  { 2A`A\19t  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ^Jp&H\gI.  
} c'6g*%2k  
'XQ`g CF=  
template < typename T > <oKGD50#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const l} ^3fQXI  
  { Kemw^48ts  
  return OpClass::execute(lt(t)); GY3 Wj  
} ;rI@ *An  
nZ1zJpBmI  
} ; 5la>a}+!!h  
. JX EK  
l5%G'1w#,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 $w)~O<_U  
好啦,现在才真正完美了。 TlL^7f}  
现在在picker里面就可以这么添加了: C,V%B  
1sE?YJP-  
template < typename Right > 8*SDiZ  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const _8fr6tO+  
  { )C(>H93  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +:=(#Y  
} (YBMsh  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 [AH6~-\x  
( m\$hX  
v$~QCtc  
L$'[5"ma ;  
Tm^89I]L  
十. bind y4Z &@,_{  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 Ng><n}  
先来分析一下一段例子 h2z_,`iS7  
dG QG!l+>  
8 a!Rb-Q:  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ,jA)wJ  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 R2etB*k6[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 k 4/D8(OXw  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 @WH@^u  
我们来写个简单的。 ]$afC!Z  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 76tdJ!4Z  
对于函数对象类的版本: g 6]epp[8  
VUTacA Y>L  
template < typename Func > ?7:KphFX)  
struct functor_trait mS>xGtD&K  
  { -aRU]kIf  
typedef typename Func::result_type result_type; :.(;<b<\  
} ; OJT1d-5p  
对于无参数函数的版本: t$2_xX  
"gd=J_Yw  
template < typename Ret > MUOa@O,  
struct functor_trait < Ret ( * )() > DU%w1+u  
  { 1}hIW":3Sr  
typedef Ret result_type; 4%WzIzRb  
} ; _(J&aY\  
对于单参数函数的版本: @3fn)YQ'  
NC&DFJo  
template < typename Ret, typename V1 > A,i75kd  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > iu**`WjI\  
  { z"D.Bm~ ]  
typedef Ret result_type; tH=P6vY  
} ; ,Vd\m"K{  
对于双参数函数的版本: u4z&!MT}  
fA'qd.{f^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > GdB.4s^  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > _'4A|-9  
  { NmK8<9`u  
typedef Ret result_type; wB'zuPAK6  
} ; T0)4v-EO  
等等。。。 js1!9%BV  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y"]n:M:(  
y(R? ,wa=]  
template < typename Func > }b1cLchl  
struct func_return T843":  
  { TAjh"JJIV  
template < typename T > h|X^dQb]  
  struct result_1 $d?.2Kg  
  { ;?C #IU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a>\vUv*  
} ; Ym;*Y !~[  
cqxVAzb  
template < typename T1, typename T2 > UH7jP#W%=  
  struct result_2 Z{?G.L*/  
  { Y8flrM2CwG  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; J>d.dq>r  
} ; O-)-YVU  
} ; " R xP^l  
X.`~>`8  
!3T&4t  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 fM^[7;]7e  
#^+DL]*l  
template < typename Func, typename aPicker > "RIZV  
class binder_1 fNGZo  
  { HR}bbsqxVf  
Func fn; pW4 cX  
aPicker pk; YBh'EL}P  
public : fhB}9i^]tg  
0p89: I*0  
template < typename T > UA|u U5Q  
  struct result_1 1}~(Yj@f%  
  { U`hY{E;  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; F5S@I;   
} ; 4&l10fR5  
!A48TgAeE  
template < typename T1, typename T2 > ]qhPd_$?D'  
  struct result_2 ~/j\Z  
  { 7gRgOzWfV  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; m,fAeln  
} ; $.]l!cmi%Q  
s+>:,U<A  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} n]he-NHP  
#m={yck *  
template < typename T > _V`DWR *  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const k{t`|BnPKB  
  { I}R0q  
  return fn(pk(t)); 'uy/o)L  
} nB .G  
template < typename T1, typename T2 > [=~pe|8:  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o6$4/I  
  { sH\5/'?  
  return fn(pk(t1, t2)); o.I6ulY8  
} l&?ii68/  
} ; )=Jk@yj8x  
6-O_\Cq8  
bJs9X/E  
一目了然不是么? @B}aN@!/  
最后实现bind mc4i@<_?  
%.Q !oYehj  
{z|;Xi::"  
template < typename Func, typename aPicker > jlxpt)0i  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 2#k5+?-c61  
  { "jw<V,,  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); hJPlq0C  
} QE7V. >J_p  
c*~]zR>s!  
2个以上参数的bind可以同理实现。 13Lr }M&  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 &\_iOw8  
4!KoFoZt*  
十一. phoenix =JmT:enV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: {p,]oOq\  
i&n'N8D@  
for_each(v.begin(), v.end(), /t(C>$ }p  
( &iV{:)L  
do_ dUsx vho  
[ --DoB=5%8  
  cout << _1 <<   " , " ,cq F3   
] Q$fmD  
.while_( -- _1), A@Dw<.&_I  
cout << var( " \n " ) }1rm  
) Ps<d('=  
); B/n[m@O  
V dn&c  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: IH"6? 9nd  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor Si~vDQ7"  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ~ar=PmYV7  
那么我们就照着这个思路来实现吧: :<|<|qJWo  
` He,p -  
vY_-Ranj#.  
template < typename Cond, typename Actor > ZWS`\M  
class do_while W | o'&  
  { N 8-oY$*  
Cond cd; 2@ Z(P.Gh  
Actor act; "]G\9b)   
public : AQ ='|%  
template < typename T > gmm.{%1_I;  
  struct result_1 ?^N3&ukkyo  
  { O]m+u  
  typedef int result_type; 'g{9@PkGn  
} ; Ox-|JJ=  
y\x+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3*@5S]]  
^urDoB:  
template < typename T > Q1z;/A$Al  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C$5[X7'  
  { %!1Q P[}K  
  do QeK*j/  
    { @62Mk},9 c  
  act(t); l(Q?rwI8Y  
  } KSrx[q  
  while (cd(t)); -ne Kuj  
  return   0 ; uAWM \?  
} =xS+5(  
} ; hh[jN 7K  
x@Hc@R<!  
tzh1s i  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). nb>7UN.9  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ivz{L-  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 CH<E,Z C1T  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 3=L.uXVb  
下面就是产生这个functor的类: Ft!],n-n*  
RZCq{|L  
71{p+3Z&  
template < typename Actor > k|!EDze43?  
class do_while_actor O &-wxJ]S  
  { R`~z0 d.  
Actor act; 9cj9SB4  
public : LA)[ip4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} %?Ev|:i`@  
~T89_L  
template < typename Cond > mN19WQ(r  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lMbAs.!  
} ; %Ijj=wW  
\0gM o&  
#KiRfx4G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }3L@J8:D"  
最后,是那个do_ A\.GV1  
'Un " rts  
)[|3ZP`  
class do_while_invoker s4uhsJL V$  
  { k{Aj^O3gD  
public : icgSe:Ci  
template < typename Actor > go'-5in(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const RLLTw ?]$  
  { T3k#VNH  
  return do_while_actor < Actor > (act); -( f)6a+H  
} MP!d4  
} do_; w-Da~[J  
v"#mzd.tW  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? X22[tqg;&  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 k +H3Bq  
最后来说说怎么处理break和continue (=* cK-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。 YbTxn="_  
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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