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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda M>*0r<qn  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 lv<iJH\  
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, Veb+^&  
D~G5]M,}$  
W]@gQ (Ef  
T-L|Q,-{-  
  class filler wF|0n t  
  { BA~a?"HS  
public : 82j'MgGP  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} W4)kkJ  
} ; +V)qep"  
&Q\_;  
k sB  
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: cZNi~  
$x?NNS_ "J  
k_,MoDz  
ayV6m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); nkCecwzr-  
K^"w]ii=  
7%{R#$F  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 OJv}kwV  
-'I _*fu  
:z B}z^8-  
q>^hoW2$C  
二. 战前分析 1*Sr5N[=  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 `@h:_d  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 ;*y|8od B  
"e~k-\^Y  
7SBM^r}  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Nc{]zWL9  
  /* --------------------------------------------- */ |r5e{  
vector < int *> vp( 10 ); D+f'*|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); dSwm|kIa  
/* --------------------------------------------- */ D,MyI#  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >Y}7[XK  
/* --------------------------------------------- */ JxjP@nr  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); vKU`C?,L  
  /* --------------------------------------------- */ o>2e !7  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ;_iPm?Y8  
/* --------------------------------------------- */ {]=v]O |,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); +W6Hva.  
Yy]T J  
wDDxj  
SC'BmR"ox  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8)sg_JC  
1._1, _2是什么? QjLji +L  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 [(1O"  
2._1 = 1是在做什么? Y[Es  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 #Rc5c+/(  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 K'NcTw#f  
tVunh3-  
Raefj(^V  
三. 动工 F+Z2U/'a  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: N=#4L$@-  
}'lNi^"XL  
fE^uF[-7?  
sMH#BCC  
template < typename T > ,>u=gA&}  
class assignment gv9=quG  
  { B20_ig:  
T value; h 'l^g%;  
public : [h4o7  
assignment( const T & v) : value(v) {} a\pi(9R  
template < typename T2 > ('t kZt%8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } S8%n.<OB  
} ; >Rt9xP  
M/{g(|{  
*zy'#`>  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 k(vPg,X>m  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment +yWR#[`n  
VFO \4:.  
H?uukmZl  
Pd~MiyO;K  
  class holder J{Tq%\a3  
  { 4<.O+hS  
public : C0fmmI0z~  
template < typename T > Pr+~Kif  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const B wC+ov=  
  { ?+r!z  
  return assignment < T > (t); iCTQ]H3  
} -(>qu.[8=  
} ; g_w&"=.jBq  
(R'+jWH  
? } (=  
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: [;KmT{I9  
F>+2DlA`<e  
  static holder _1; ug *D52?  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 B8m_'!;;  
:EZQ'3X  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wqD5d   
而不用手动写一个函数对象。 ?t rV72D  
Pl+xH%U+?  
)NT5yF,m  
R8&|+ya  
四. 问题分析 E=u/tpj  
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。 7zDiHac  
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。 f: xWu-  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 }Qrab#v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;GsQR+en  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ~]WVG@-  
;=jr0\|e  
五. 问题1:一致性 G> \T bx  
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?| IfV  3fJ7  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Ct]A%=cZW  
[s` G^  
struct holder DjHp+TyT  
  { XM~~y~j  
  // 9"sDm}5%  
  template < typename T > (~s|=Hxq|-  
T &   operator ()( const T & r) const /#S>sOg2xq  
  { (/h5zCc/v  
  return (T & )r; ?Zz'|.l@  
}  k0H#:c}  
} ; #S5`Pd!I  
N[U9d}Zv  
这样的话assignment也必须相应改动: "T6#  
uQeu4$k!  
template < typename Left, typename Right > XnUO*v^]  
class assignment cA;js;x@  
  { x5Zrz<Y$w  
Left l; vtxvS3   
Right r; jo98 jA<  
public : l@~LV}BI  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {CUk1+  
template < typename T2 > +S~.c;EK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Lz4eh WntO  
} ; <@, $hso7:  
d^V$Z6* ]  
同时,holder的operator=也需要改动: 7#-y-B]l  
.~klG&>aV  
template < typename T > @q8an  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?Zcj}e.r  
  { ?IYY'fS"  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ;IZ?19Q  
} Y2T$BJJ  
~OFvu}]  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 Q9>U1]\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 &M"ouy Zo9  
-{g~TUz  
return l(rhs) = r; H\G{3.T.9  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3$p#;a:=n  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %3=J*wj>D  
\t.}-u<7{  
template < typename Tp > A7-r <s  
class constant_t JMyTwj[7  
  { RR|\- 8;  
  const Tp t; .BZVX=x  
public : s#-eN)1R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} "pvZ,l>8f  
template < typename T > 3 <SqoJSp  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const h)x_zZ%>o  
  { _sMs}?^  
  return t; l";'6;g  
} hR)2xz  
} ; VWf %v  
=dH$2W)G  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 @LX6hm*}  
下面就可以修改holder的operator=了 e<\<,)9@/  
(GU9p>2  
template < typename T > &a)vdlZSE=  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >|udWd^$3  
  { 'Z8aPHD  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Q GPw2Q  
} J)x3\[}Ye  
!,&yyx.  
同时也要修改assignment的operator() 3fkk [U  
UH3t(o7O  
template < typename T2 > j4.&l3  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 8 %Sb+w07  
现在代码看起来就很一致了。 (H#M<N  
8k!6b\Imz  
六. 问题2:链式操作 =!.m GW-Q}  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t9 F=^)s  
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。 }STYG`  
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。 u?0d[mC  
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。 rU\[SrIhz  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct H%i>L?J2/  
_6LoVS  
template < typename T > pj{\T?(  
struct result_1 v,1F-- v  
  { B;t=B_oK  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Vz:_mKA  
} ; +!O- kd  
YD_]!HK}  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: - r#K#v3  
:)c80`-E  
template < typename T > t1i(;|8|  
struct   ref ')TPF{\#  
  { 284zmZZ  
typedef T & reference; Fb_S&!  
} ; AR B7>"  
template < typename T > R}{GwbF_\  
struct   ref < T &> %$mjJw<|&  
  { ;e{5)@h$  
typedef T & reference; U[8{_h<#  
} ; - q@69q  
m_lr PY-  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: r0\f;q  
|4>:M\h  
template < typename T > R]L2(' B  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const F!g;A"?V  
  { Ap<J'?~y  
  return l(t) = r(t); }Ik1bkK  
} >Y&KTSD"  
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。 9([6d.`~  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 xFb3O|TC  
}~I|t!GL  
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 &3DK^|Lq  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 2C/%gcN >  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 Ci\? ^  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ?q$P>guH6-  
最后的布局是: F)ci9-b@  
                Add 4rp6 C/i  
              /   \ +/cgw,  
            Divide   5 n0fRu`SNV  
            /   \ &]NZvqdj.]  
          _1     3 ^gg!Me  
似乎一切都解决了?不。 "tR}j,=S:D  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 nNR:cG fG  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 0m=(W^c  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: kk_zVrQ<  
v33T @  
template < typename Right > dR[o|r  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const I'InZ0J2  
Right & rt) const CeW7Ym  
  { Pj!%ym3A  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 3$_2weZxYn  
} >q9{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 hqW$k w  
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。 >\bPZf)tJ)  
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。 !: |nI77|  
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。 E .;io*0  
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。 SIv[9G6  
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? [%~NM/xu<  
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: 3B#!2|  
}td6fj_{  
template < class Action > k?-S`o%Q  
class picker : public Action Z;J`5=TS  
  { cx:jUsb6  
public : <^sAY P|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} L>:FGNf^H  
  // all the operator overloaded +Ag#B*   
} ; 7'UWRRsxUF  
=,E'~P  
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。 *1v_6<;2i<  
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: V"g~q?@F  
6jtTT%>y  
template < typename Right > _z%\'(l+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ?>TbT fmR  
  { hDb HSZ  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ._(z~3s  
} $68 XZCx  
@`2ozi~lO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > P.1Qc)m4  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 %w@ig~vD'  
c8\g"T  
template < typename T >   struct picker_maker U\;Ml  
  { /0!$p[cjm  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 8fEAYRGd  
} ; 04[)qPPS  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > '%$-]~   
  { #PPsRKj3c  
typedef picker < T > result; 2}@*Ki7  
} ; lDH_ Y]bM  
IjgBa-o/V  
下面总的结构就有了: r 3?5'S`  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 h!~|6nj  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 2nYiG)tg  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YFAnlqC  
至此链式操作完美实现。 @Zh8 QI+  
7TR' zW2W  
@]<DR*<  
七. 问题3 +Hi{ /{k0N  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 &a~L_`\'  
wfWS-pQ  
template < typename T1, typename T2 > ?n73J wH  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J$<:/^t  
  { ^M"HSewo  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); r)(i{:@r`  
} yqC+P  
Ho:}Bn g  
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: .Wd.) ^?  
Z,(%v.d  
template < typename T1, typename T2 > WJBW:2=;  
struct result_2 8o%E&Jg:  
  { 6Lav.x\W  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; lxr@[VQ  
} ; t>m8iS>  
~x9 W{B]  
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? lS>=y#i3Xv  
这个差事就留给了holder自己。   zd.1  
    .[]{ Q  
k?z [hZg0  
template < int Order > LZ3rr-  
class holder; tOu90gu  
template <> 4Q &Xb <  
class holder < 1 > FA<Z37:  
  { {^2({A#&  
public : xF2f/y   
template < typename T >  m,xy4  
  struct result_1 oC ^z_AtZ  
  { W ??;4  
  typedef T & result; 8HHgN`_  
} ; KzxW?Ji$S  
template < typename T1, typename T2 > (UbR%A|v;  
  struct result_2 KE&InTM/j  
  { hqwz~Ky}  
  typedef T1 & result; [)T$91 6I  
} ; L|dab {9  
template < typename T > g: H[#I  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const !nZI? z;  
  { 1o"y%*"  
  return (T & )r; ]JhDRJ\  
} od|N-R  
template < typename T1, typename T2 > =6L :I x  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $j$\ccG  
  { H >@JfYZ0  
  return (T1 & )r1; A3<P li  
} {VrAh*#h  
} ; h|$zHm  
Ugee?;]lu  
template <> J~nJpUyP*  
class holder < 2 > : .UX[!^  
  { Wr}a\}R  
public : 7csl1|U  
template < typename T > Nys'4kx7  
  struct result_1 */fs.G:P  
  { iZVT% A+q  
  typedef T & result; eO"\UDBV  
} ; Z7k1fv:S^  
template < typename T1, typename T2 > "' i [~  
  struct result_2 k[^}ld[  
  { l[!C-Tq  
  typedef T2 & result; Hme@9(zD.  
} ; 7lBQd(  
template < typename T > ? ><   
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ix_$Ok  
  { R'$ T6FB5  
  return (T & )r; GoZJDE3  
} A16-  
template < typename T1, typename T2 > V!aC#^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const LTlC}3c28f  
  { LI5cUCl  
  return (T2 & )r2; pCud` :o"  
} `h%D\EKeB  
} ; l1.Aw|'D  
^FpiQF  
MHzsxF|  
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> >。 ~{]m8a/ `6  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: k)4lX|}Vm  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @"#gO:|[i0  
+~v3D^L15  
return l(i, j) = r(i, j); 3=eGS  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int)  TVEF+t  
dA!f v`,6-  
  return ( int & )i; myo~Qqt?  
  return ( int & )j; oXZ@*   
最后执行i = j; :."n@sA@  
可见,参数被正确的选择了。 N*4IxY'vX/  
=S7C(;=4  
CSg5i&A=  
bD^ob.c.A  
+^% &8<  
八. 中期总结 (H|d3  
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: {bsr 9.k(  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 -*{(#k$  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 CIs1*:Q9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor E/Gs',Y  
mjr{L{H=?+  
U3R`mHr0  
 ! 6i  
dUVTQ18F  
/JY ph^3][  
九. 简化 K &~#@I;  
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。 'MM~ ~:  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ,IX4Zo"a  
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: u$`x]K=Zsm  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 F#C6.`B  
  +-*/&|^等 q8yJW-GA   
2. 返回引用。 [g 68O*  
  =,各种复合赋值等 `  vmk  
3. 返回固定类型。 Ta5iY }  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) )k<~}wvQ0  
4. 原样返回。 aNf3 R;*  
  operator, lNnbd?D8  
5. 返回解引用的类型。 f#-T%jqnK  
  operator*(单目) .`8,$"`4)  
6. 返回地址。 2o7C2)YT$  
  operator&(单目) HC, 0" W  
7. 下表访问返回类型。 lkJ#$Ik&  
  operator[] 6L% R@r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 oUS>p":  
  operator<<和operator>> Dve5m=  
T%#P??k  
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。 Vt2=rD4oJk  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 5|={1Lp24g  
2Mi;}J1C{  
template < typename Left > G:s:NXy^  
struct value_return HbVV]y  
  { |(8h:g  
template < typename T > 49kia!FR  
  struct result_1 *X55:yha  
  { b4OR`dd*J  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; xa^HU~  
} ; !d@`r1t  
Ln -?/[E  
template < typename T1, typename T2 > H ?:#Ui(p  
  struct result_2 fmN)~-DV9`  
  { -H;y_^2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 6df&B .gg  
} ; c<x6_H6[8  
} ; 31;T$5v1  
ty=?SZF  
&Rt]K  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a<36`#N  
E%:zE Q  
下面我们来剥离functor中的operator() wLSYzz  
首先operator里面的代码全是下面的形式: oU5mrS.7M!  
*<j@+Ch  
return l(t) op r(t) 9\0 K%LL  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) / kGX 6hh  
return op l(t) mwhn=y#]*  
return op l(t1, t2) ;a)\5Uy  
return l(t) op ea+rjvm  
return l(t1, t2) op &3?yg61Ag  
return l(t)[r(t)] Br!&Y9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Z9^$jw]  
qnRzs  
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: .e+UgC wi  
单目: return f(l(t), r(t)); Wc G&W>  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 8;NO>L/J]i  
双目: return f(l(t)); {`zF{AW8q  
return f(l(t1, t2)); PSE| 4{'  
下面就是f的实现,以operator/为例 xxn&{\ ?  
YTh4&wm  
struct meta_divide \LXC269  
  { }('' |z#UE  
template < typename T1, typename T2 > ~.PYS!" +  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) B6o AW,3  
  { uoHhp4>^  
  return t1 / t2; /GaR&  
} =SnR9In  
} ; h`j gF  
C%>7mz-v5  
这个工作可以让宏来做: 7mNskb|  
BI]t}7  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ uNg.y$>CX  
template < typename T1, typename T2 > \ 9@B+$~:}7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; d:''qgz`  
以后可以直接用 B)dynGF8i  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) sSK$  
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 Hyg?as>}u  
(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。。。) Oa .%n9ec  
;8Cqy80K  
KRe=n3 1  
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 `-\ "p;Hp0  
Y."[k&P-  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > b1 cd5  
class unary_op : public Rettype opC11c/  
  { wP9C\W;  
    Left l; 8hg(6 XUG  
public : uzsN#'7=  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} @Q!j7I  
K~>kruO";  
template < typename T > \^cn}db)  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ez>@'yhK  
      { &Te:l-x  
      return FuncType::execute(l(t)); KWo)}m*6  
    } :O%O``xT  
5;l_-0=  
    template < typename T1, typename T2 > RFdN13sJ v  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %XeU4yg\e  
      { ($TxVFNT  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6eD[)_?]y  
    } #a&Vx&7L  
} ; L%"Mp(gZ  
s7?kU3 y=s  
$j/F7.S  
同样还可以申明一个binary_op  2~)]E#9  
t-Wn@a  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 2i)y'+s  
class binary_op : public Rettype K&*FI (a  
  { cPXvT Vvs  
    Left l; rdRX  
Right r; P dJ*'@~i  
public : (2(hl-- 'n  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} S]>_o"|HV  
L[K_!^MZ  
template < typename T > -*EJj>x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const lV?SvXe  
      { }bVyvH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); L0Cf@~k  
    } cg~FW2Q  
b<8h\fR#'  
    template < typename T1, typename T2 > +uA<g`4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =h)H`  
      { s$en5)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BSz\9 eT  
    } |z~?"F6 Y<  
} ; !ZVMx*1Cf  
,y.0 Cb0  
-4]6tt'G  
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 x R.Ql>  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 y+PukHY  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,'j5tU?c  
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。 Rg6>6.fk*  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ivm.ng[  
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。。。 LP~$7a  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uzo}?X#  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) S4_Y^   
下面是修改过的unary_op Nl+2m4  
=[WccF  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ~AO0(Lp  
class unary_op m0P5a%D  
  { |'.SOm9)*  
Left l; uO6_lOT9n  
  *8N~ Zmz  
public : }S&{ &gh  
l^_X?L@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} li{_biey}  
ji2#O.  
template < typename T > j@DyWm/7  
  struct result_1 itP_Vxo/H  
  { W1OGN4`C  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; z23KSPo  
} ; >#ou8}0  
u/zC$L3B(  
template < typename T1, typename T2 > /b*@dy  
  struct result_2 OjCT%6hy;  
  { LOA 90.D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; IV *}w"r  
} ; f|`{P P`\  
n33SWE(  
template < typename T1, typename T2 > f 6q@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const d+^;kse  
  { HwcGbbX)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); LP\ Qwj{  
} O<Kr6+ -  
HDaec`j  
template < typename T > BoXCc"q[  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }Yj S v^  
  { ijTtyTC  
  return OpClass::execute(lt(t)); -or9!:8  
} d0xV<{,-  
9\xw}ph  
} ; X#o:-FKf  
jIl-}/2  
8RK\B%UW  
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 ''6"Xi|5  
好啦,现在才真正完美了。 ?{[H+hzz0  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?SpI^Wn)[  
MT*b+&1e  
template < typename Right > & #|vGhA  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const |amEuKJ  
  { V>%%2"&C  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); V *] !N  
} \kRBJ1)|f  
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。 QXrK-&fju  
t_N `e(V  
LgaJp_d>9*  
r=k}EP&<  
h"'f~KM9a>  
十. bind <@yyx7  
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。 @@$ _TaI  
先来分析一下一段例子 2rH6ap  
XkD_SaL}  
lojn8uL  
int foo( int x, int y) { return x - y;} P-mrH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 9W8Dp?:  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 lN&GfPP6  
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。 Gnw>%f1@u  
我们来写个简单的。 Hy6Np62  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J0oR]eT}  
对于函数对象类的版本: }_;nl n?t(  
u>E+HxUJ  
template < typename Func > *vb)d0}P  
struct functor_trait Xnh1pwDhe<  
  { "gO5dZ\0  
typedef typename Func::result_type result_type; Xu$*ZJ5w  
} ; 3l^pY18H'  
对于无参数函数的版本: }lY-_y  
ob;oxJ@[c  
template < typename Ret > ,&9|Ac?$  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,>^~u  
  { #7>CLjI  
typedef Ret result_type; $X?V_K;9/  
} ; S6QG:|#P  
对于单参数函数的版本: H~@h #6  
..t=Y#  
template < typename Ret, typename V1 > U}7[8&k1  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 'UyL%h;nJ  
  { cwroG#jGT  
typedef Ret result_type; kel {9b=i  
} ; \,N dg*qC  
对于双参数函数的版本: J]UH q$B  
:NL NxK  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A3n"zxU  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Ixw,$%-]y6  
  { %9lxE[/  
typedef Ret result_type; +M*a.ra0OF  
} ; hD*?\bBs0  
等等。。。 (tgaH,G  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy }FXRp=s  
4Bn+L,}.  
template < typename Func > ;w>B}v;RE  
struct func_return R<=t{vTJ5  
  { -%.V0=G(Z  
template < typename T > <'-me09C*  
  struct result_1 v<wT`hiKW  
  { *pMA V [^  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,b4&$W].  
} ; d1-p];&  
{>Px.%[<  
template < typename T1, typename T2 > if'4MDl  
  struct result_2 N[-)c,O  
  { H4,yuV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; To`?<]8  
} ; s__g*%@B b  
} ; Z ux2VepT  
A=K1T]o  
3[0:,^a  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 0=B5 =qyw  
Fn,|J[sC  
template < typename Func, typename aPicker > 5*$Zfuf  
class binder_1 BXY'%8q _a  
  { bed+Ur&  
Func fn; YC'~8\x3z  
aPicker pk; qE}YVKV*  
public : fsd>4t:" \  
bSLj-vp  
template < typename T > ]Ho`*$dD  
  struct result_1 =HHg:"  
  { v%5(-  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 27:x5g?  
} ; Hw{Y.@)4R  
*q{UipZbx  
template < typename T1, typename T2 > ^%pwyY\t  
  struct result_2 lQ"i]};<D  
  { yxbTcZ  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; s 'x mv{|  
} ; !`lqWO_/ :  
".f:R9-  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} e% 6{P  
|T*qAJ8c  
template < typename T > QEa=!O  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const LnS >3$t*  
  { 1#"Q' ,7  
  return fn(pk(t)); h>0<@UP  
} xQap44KPZ  
template < typename T1, typename T2 > <>_Wd AOuD  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i5Q<~;Z+  
  { NCt sx /C  
  return fn(pk(t1, t2)); &,]+>  
} bq-\'h f<  
} ; !`o:+Gg@  
-FV'%X$i  
tL{~O=  
一目了然不是么? %PbqASm  
最后实现bind  <z2mNq  
p]Zabky  
%+ a@|Z   
template < typename Func, typename aPicker > : "te-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }TJ|d=  
  { kTW g31]~  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); % T\N@  
} B@inH]wq  
1Z8Oh_D C  
2个以上参数的bind可以同理实现。 lFGxW 5  
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。 3,I >.3  
x*8f3^ wE  
十一. phoenix zN/~a)  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: }, &,Dt  
Y zW7;U S  
for_each(v.begin(), v.end(), g{)H" 8L  
( (Zg'pSs)  
do_ p]z54 ~  
[ $1zeY6O  
  cout << _1 <<   " , " Bye@5D  
] V,"iMo  
.while_( -- _1), (L:Fb  
cout << var( " \n " ) kJi&9  
) S{i@=:  
); L_1_y, 0N  
.4re0:V  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: GL =XiBt  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor qL5#.bR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 "Xk%3\{P  
那么我们就照着这个思路来实现吧: C1B3VG  
6(^Upk=59  
maUHjI 5A-  
template < typename Cond, typename Actor > UoMWn"ZE  
class do_while p/WH#4Xdr  
  { |k .M+  
Cond cd; hf+/kc!>i  
Actor act; ciGpluQF  
public : '=,rb  
template < typename T > /z)3gsF  
  struct result_1 ?WQd  
  { +V);'"L  
  typedef int result_type; R!k<l<9q  
} ; M`+e'vdw  
{I9 N6BQ&  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :O'C:n<g  
<m /b]|  
template < typename T > ;Ma/b=Y  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ' MS!ss=r  
  { tk)>CK11  
  do &.  =}g]  
    { j`|^s}8t  
  act(t); T7lj39pJq  
  } VU`z|nBW@  
  while (cd(t)); uO_,n  
  return   0 ; N5f0| U&  
} y@kcXlY  
} ; [Zt# c C+  
}} ``~  
x?f0Hk+  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). s la*3~ ?*  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 .YjrV+om1  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 xOV A1p b,  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 uhTKCR~  
下面就是产生这个functor的类: ;h,R?mU  
X"TUe>cM  
cVB|sYdf  
template < typename Actor > ;zZ,3pl-E  
class do_while_actor S_|9j{w)  
  { L_Y9+ e  
Actor act; 49xp2{  
public : |.Nr.4Yp  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A#Q0{z@H  
`i t+D  
template < typename Cond > Q/QQ:t<XUi  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 5 Q6{(q|M  
} ; )BF \!sTn  
nszpG1U:  
y$j1?7  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 k1f3?l vlU  
最后,是那个do_ Avs7(-L+s  
6K4`;  
qE#&)  
class do_while_invoker ;OQ'B=uK  
  { 8^<c,!DM  
public : #$rf-E5g-K  
template < typename Actor > I"8d5a}  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const  ``(}4 a  
  {  /,1SE(  
  return do_while_actor < Actor > (act); mD D4_E2*  
} ,_.@l+BM.  
} do_; i(M(OR/4  
}yx=(+jP  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 6?%]odI#  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 6-*~ t8  
最后来说说怎么处理break和continue xZ^ywa_  
显然break的语义超出了我们的能力范围,然而却是有一个东西很适合模拟其行为,那就是异常。 Y H<$ +U  
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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