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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ANSvZqKh  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ':# ?YQ}2  
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, %sC,;^wla'  
bGRI^ [8#+  
 d$ Mk  
ezTu1-m  
  class filler 1_:1cF{w  
  { UwtOlV:G{  
public : Ku LZg  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} wo2^,Y2z+  
} ; ^vm[`M  
pH#&B_S6z=  
b qB[ vPsI  
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: R7*Jb-;$!  
n? "ti  
.G+}Kn9!  
%Hv$PsSJ  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); yb/< 7  
W9 y8dw.  
Qpd-uC_Ni  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 yp5*8g5  
}7hpx!s,  
]SrKe-*:U  
[e)81yZG>  
二. 战前分析 oSNB\G<  
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。 80$P35Q"  
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 ]Oc :x  
yP0P-8  
iMx+y5O  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Y=X"YH|  
  /* --------------------------------------------- */ mDE{s",q/  
vector < int *> vp( 10 ); pALB[;9g  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); )xQxc.  
/* --------------------------------------------- */ M)Rp+uQ  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,2JqX>On>Y  
/* --------------------------------------------- */ ~m!>e])P?X  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); !N$4.slr<p  
  /* --------------------------------------------- */ =D5@PHpv(  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7qE V5!  
/* --------------------------------------------- */ 2`5(XpYe  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7tAWPSwf  
]wne2WXE  
d1e'!y}R5  
&o"Hb=k<  
看了之后,我们可以思考一些问题: JmNeqpbB`w  
1._1, _2是什么? @usQ*k  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 P},S[GaZ  
2._1 = 1是在做什么? %fP^Fh   
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ~b\7 qx_a9  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 v ;MI*!E  
_zh}%#6L  
'lC"wP&$  
三. 动工 '5ky<  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: XyS#6D  
Y@eHp-[  
H[@}ri<  
R'dF<&Kj|  
template < typename T > &4*&L.hPM^  
class assignment CcY.8|HT  
  { md$[Bs9  
T value; !P@u4FCs  
public : QX%m4K/a  
assignment( const T & v) : value(v) {} <eN>X:_N  
template < typename T2 > u;J=g  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } \(T; @r  
} ; :#TJ-l:#  
_Fl]zs<  
pE `Q4:<A  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 6$PfX.Fh  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment OD\x1,E)I  
*XH?|SV  
Byldt  
ccD+o$7LT  
  class holder Xz]}cRQ[  
  { aS~k.^N  
public : 3kR- WgVF,  
template < typename T > !c6 lP'U  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const Jq6p5jr"  
  { W[^XG\  
  return assignment < T > (t); qgZ(o@\  
} !YJdi~q  
} ; AX'(xb,  
}i[i{lKj  
twgU ru  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 0?p_|X'_  
EzNmsbtZ(  
  static holder _1; hNx`=D9[7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 d0-}Xl  
}$qy_Esl  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); "Wi`S;  
而不用手动写一个函数对象。 $Z{ fKr  
wCmwH=O  
S}Mxm 2  
!@VmaAT  
四. 问题分析 1&jX~'  
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。 44%::Oh  
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。 >5^Z'!Z"  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 [*}[W6 3v  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 U7PA%  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I">z#@CT  
I*lq0&  
五. 问题1:一致性 #{h4lte  
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?| |{ 9"n<JW  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Y!POUMA }A  
+e ?ixvld  
struct holder yvH:U5%  
  { K03a@:  
  // <S\S @3  
  template < typename T > Q;5\( 0w5  
T &   operator ()( const T & r) const $oxPmELtpe  
  { *3 9sh[*}  
  return (T & )r; 3N]pN<3@  
} _&F6As !{  
} ; W 8E<P y  
#mllVQ  
这样的话assignment也必须相应改动: 55$by.rf?  
).ugMuk  
template < typename Left, typename Right > <EBp X   
class assignment sXhtn' <v  
  { 8:t-I]dzk  
Left l; a[(n91J0  
Right r; .mok.f<G_m  
public : m%Ef]({I  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 2&tGJq-E  
template < typename T2 > l>=c]  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } @F,HyCSN  
} ; ,YkQJ$  
l>qCT  
同时,holder的operator=也需要改动: t#P)KcWOt  
HvTi^Fb\a  
template < typename T > siD Sm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const &0>{mq}p,:  
  { e9%6+ 9Y  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); K/%aoTO}  
} QGshc  
QGLm4 Wl9  
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。 .IKK.G  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 " g_\W  
BV!Kiw  
return l(rhs) = r; 3i s .c)  
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。 cA/2,i  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o1n c.2/0J  
_puQX@i  
template < typename Tp > gsU&}R1*h  
class constant_t e,4!/|H:  
  { =r_ S MTu  
  const Tp t; Xp{gh@#dr  
public : JGO>X|T  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $~:hv7%  
template < typename T > Vm6^'1CY  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u*9C(je  
  { MiSFT5$v6  
  return t; Ab(bvS8r$  
} mR0@R;,p  
} ; (+^1'?C8  
X,OxvmDm  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 _X]?  
下面就可以修改holder的operator=了 |/<iydP  
m.^6e f  
template < typename T > @C!q S7k)  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ED$gnFa3I  
  { gf3/kll9  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8wy"m=>=b}  
} 1:&$0jU&U  
{K|{a  
同时也要修改assignment的operator() XBr>K> (  
&c\8` # 6  
template < typename T2 > {==Q6BG*  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } qkBnEPWZy  
现在代码看起来就很一致了。 qb9%Y/xy  
WYh7Y  
六. 问题2:链式操作 ~cZ1=,P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 19=Dd#Nf  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 sV*Q8b*  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 3; M!]9ms  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 3$kZu  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct =k8A7P  
+L49 pv5  
template < typename T > 1/fvk  
struct result_1 -~-2 g  
  { "Km`B1f`  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; K3Xy%pqR#  
} ; *Z0}0< D@Z  
@+ 2Zt%  
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: %(e=Q^=  
_ Po9pZ  
template < typename T > Ec[:6}  
struct   ref 6@$[x* V  
  { ' 5Ieqpm9  
typedef T & reference; au7BqV!uL  
} ; qMUqd}=P  
template < typename T > \ agC Q&  
struct   ref < T &> ?3|ZS8y  
  { eU12*(  
typedef T & reference; )l"0:1Ig  
} ; L*l( ~t)vF  
V*TG%V -  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: b,@:eVQ7  
2`},;i~[  
template < typename T > [Dt\E4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  z7K?rgH  
  { "ulaF+  
  return l(t) = r(t); 3gM{lS}h#  
}  qJK^i.e  
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。 2cDC6rul  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Wu}Co  
"E8!{  
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 LNg1q1 P3  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: dHu]wog  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !uZ+r%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ]MHQ "E?  
最后的布局是: RS:0xN\JN  
                Add MVj@0W33m  
              /   \ Z/I!\  
            Divide   5 eGE%c1H9a  
            /   \ hT_snb;ow  
          _1     3 | -R::gm  
似乎一切都解决了?不。 f>'7~69  
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。 =?2y <B  
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。 c]LH.  
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: e Jwr  
L"Gi~:z  
template < typename Right > /qCYNwWH9  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Po_9M4kU  
Right & rt) const 4H,DG`[Mo  
  { f"tO*/|`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PU>;4l  
} T-@pTJ !K9  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 ;klDt|%3j  
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。 Kzm_AHA)  
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。 3}+/\:q*  
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。 X}!_p& WI  
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。 U!'lc} 5  
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? %MIu;u FR  
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: /}VQzF  
she`_'?5  
template < class Action > r" D|1  
class picker : public Action c`>\R<Z ]  
  { xvkof 'Q)  
public : yO6i "3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} -`RJ k(  
  // all the operator overloaded Y!`?q8z$G  
} ; V.4j?\#%  
y >OZ<!`  
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。 MPB6  
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: zZxP= c  
T'V(%\w  
template < typename Right > ]`NbNr]K  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^4[\-L8Lpq  
  { NqWHR~&  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z:*U/_G  
} 7Y)wu$!7}  
,VZ&Gc  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > kgIWgk%  
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。 sH]AB =_  
RgO 7> T\  
template < typename T >   struct picker_maker 2 9]8[Z,4  
  { H )}WWXK  
typedef picker < constant_t < T >   > result; bDkE*4SRX  
} ; zm:=d>D..  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > U VLcR  
  { =?lT&|"  
typedef picker < T > result; <_>6a7ra  
} ; Yyo|W;a]  
z>{KeX:  
下面总的结构就有了: TAi\#cnl(6  
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。 Lr^xp,_n  
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。 g IKm  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 w?*KO?K  
至此链式操作完美实现。 PYUY bRn  
Mz^s^aJEE  
|:?.-tq  
七. 问题3 KFhn}C3 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。 YfalsQ8  
q!TbM"  
template < typename T1, typename T2 > ~Qsj)9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $O>@(K  
  { Jv<)/Km`  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); [0LqZ<\5  
} %(Ys-GeGr  
""+*Gn 7^8  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 8.^U6xA  
;?!rpj  
template < typename T1, typename T2 > E oR(/*'  
struct result_2 C{Ug ?hVP  
  { U{_s1  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 7`/qL "  
} ; CJOl|"UyJ  
]aRD6F:L  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? qWpCe*C  
这个差事就留给了holder自己。 +m.8*^  
    ) T1 oDk  
J9FNjM[qe  
template < int Order > 5jQP"^g  
class holder; Fdw[CYHz  
template <> ,OCTm%6e  
class holder < 1 > xdM#>z`;  
  { =Q}mJs  
public : h%s  
template < typename T > eh>E).  
  struct result_1 )r i3ds  
  { 713M4CtJ  
  typedef T & result; qlJOb}$ I  
} ; 4sQAR6_SW~  
template < typename T1, typename T2 > {?y7'  
  struct result_2 +E~`H^  
  { B|=maz:_  
  typedef T1 & result; aTm.10{^  
} ; weV#%6=5\  
template < typename T > cv4M[]U~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 2S6EDXc  
  { =.oWguzu  
  return (T & )r; ws?s   
} I0vn d7  
template < typename T1, typename T2 > t"p#ii a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ]M(f^   
  { 9u@h`  
  return (T1 & )r1; FBAC9}V"  
} } XU:DE  
} ; kV3j}C"  
uW~ ,H}E  
template <> x2sOEkcQ  
class holder < 2 > bJF/daC5  
  { .4W>9 8  
public : P i!r}m  
template < typename T > )hW {>Y3x  
  struct result_1 {l&2Kd*  
  { %QgAilj,  
  typedef T & result; 2P_^@g  
} ; $F7gH  
template < typename T1, typename T2 > ~&lJT  
  struct result_2 Wky STc  
  { %`'z^W  
  typedef T2 & result; )xx/di  
} ; |Du13i4].&  
template < typename T > Qsxkw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const &[Zap6]  
  { #(+HSZm  
  return (T & )r; i;zGw.;Q  
} F` 5/9?;|  
template < typename T1, typename T2 > !#:$u=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  RhNaYO  
  { + 4g%?5'  
  return (T2 & )r2; @n X2*j*u  
} y6Epi|8  
} ; @1&;R  
*.]E+MYi*  
:2)1vQH0L  
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> >。 6a?$=y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: `ab\i`g9  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y0yO `W4  
\seG2vw$  
return l(i, j) = r(i, j); Rfc&OV  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) %Fg8l{H3  
,e FQ}&^A  
  return ( int & )i; P"uHtHK  
  return ( int & )j; 8H#c4%by)  
最后执行i = j; Owpg]p yVD  
可见,参数被正确的选择了。 hAr[atu87  
!8@rK$DB  
E}' d,v#Z{  
n~ >h4=h  
+F~0\#d  
八. 中期总结 &<V_[Wh"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: ;#yu"6{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 \_Kt6=  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 "gvw0)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h@,e`Z  
-V u/TT0  
(d'j'U:C  
a5}44/%  
9^QYuf3O  
wz*A<iU  
九. 简化 #}!>iFBcH  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 r d6F"W  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Ls>u` hG  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 8yWu{'G  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5\w=(c9A  
  +-*/&|^等 .p(6' TYnI  
2. 返回引用。 Q_kT}6#(J=  
  =,各种复合赋值等 Z0ncN])  
3. 返回固定类型。 =tc`:!$  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) _:g GD8  
4. 原样返回。 S $_Y/x  
  operator, $EQT"ZX>%i  
5. 返回解引用的类型。 [|[sYo  
  operator*(单目) mfngbFa1  
6. 返回地址。 YNg\"XjJM<  
  operator&(单目) _(6B.  
7. 下表访问返回类型。 [+ 'B Q  
  operator[] wyrI8UY  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 - Y8ks7  
  operator<<和operator>> rO(TG  
T018)WrhL  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 c BHL,  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,%?; \?b%h  
uRm_  
template < typename Left > >'ksXA4b  
struct value_return Wj4^W<IO  
  { !2Xr~u7a  
template < typename T > rv,NQZ  
  struct result_1 A3MZxu=':3  
  { NF/Ti5y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; rwL=R,  
} ; %jZp9}h  
v LBee>$  
template < typename T1, typename T2 > \,l.p_<  
  struct result_2 8|5Gv  
  { {b|3]_-/  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; yE.495  
} ; )l#%.Z9  
} ;  :Hzz{'  
(:?5 i`  
pHj[O?F  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait nIyROhZ  
lrs0^@.+  
下面我们来剥离functor中的operator() ;]gsJ9FK<  
首先operator里面的代码全是下面的形式: :F^$"~(,  
~KAp\!,  
return l(t) op r(t) d; mmM\3]  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 8! H8[J  
return op l(t) @ ],6SKbG6  
return op l(t1, t2) :BL'>V   
return l(t) op <JL\?)}n  
return l(t1, t2) op s- ,=e  
return l(t)[r(t)] `Di ^6UK(  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] fiE>H~  
G2CZwm{/f  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: ka5#<J7<p  
单目: return f(l(t), r(t)); }uF[Ra  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W;Ud<7<;Z  
双目: return f(l(t)); j-lSFTo  
return f(l(t1, t2)); &'5@azU  
下面就是f的实现,以operator/为例 JrCf,?L^  
V[o7J r~  
struct meta_divide UAsF0&]  
  { [&h#iTRT  
template < typename T1, typename T2 > Io$w|~x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ku/\16E/k  
  { (dzH3_U  
  return t1 / t2; J3/\<=Qh  
} [x;(cISK1  
} ; Ku<b0<`  
gYTyH.  
这个工作可以让宏来做: 2{A;du%&  
,|T*|2Gm  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ M82.khm~jM  
template < typename T1, typename T2 > \ {S5RK-ax  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; L6|Hgrj-u  
以后可以直接用 = n+q_.A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) %`xV'2H  
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 K&=1Ap  
(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。。。) RLdl z  
)KSisEL  
:/o C:z\h  
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 Km6Ub?/7o  
K0tV'Ml#"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > i\t753<Ys  
class unary_op : public Rettype xS= _yO9-  
  { <8u>_o6  
    Left l; o3Mf:;2cC  
public : BZovtm3 E  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} b8rp8'M)  
W|)GV0YM  
template < typename T > 99<4t$KH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v<L=!-b^  
      { nd.57@*M  
      return FuncType::execute(l(t)); 'e}uvbK  
    } =yl4zQmg$  
v1 LKU  
    template < typename T1, typename T2 > `wNm%*g  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ).pO2lLF4  
      { /8f>':zUb  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); an3~'g?  
    } AXz-4,=xX  
} ; u@<Pu@?xm  
:lUX5j3  
nN>J*02(  
同样还可以申明一个binary_op %b=Y <v  
`_|aeoK_  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > L ;6b+I  
class binary_op : public Rettype hS4.3]ei  
  { dZPW2yf  
    Left l; x>}B#  
Right r; )VNM/o%Q  
public : lc]V\ 'e  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} z)}3**3'y  
}7K@e;YUg  
template < typename T > \ jE CSV|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ToV6lS"  
      { BbFa=H.  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Hal7 MP  
    } }K2 /&kZ  
!_qskDc-  
    template < typename T1, typename T2 > w#oGX  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const xpF](>LC(  
      { .:rmA8U[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Nwgu P  
    } *'6s63)I2  
} ; 9X(Sk%  
vB^uxdt|m  
k^z0Lo|)'  
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 =4eUAeH {w  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 >QXzMN}o  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) _IWxYp  
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。 2d-{Q 8Pi  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! cgyp5\*>+  
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。。。 K4 C ^m|e  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <j;]!qFR  
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) ',GV6kt_k  
下面是修改过的unary_op o7.e'1@  
$*k)|4  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ^ oYPyk`9  
class unary_op N#4N?BBP"  
  { ]nQ+nH  
Left l; X/l;s  
  o+NMA (  
public : mb&lCd ^-  
wqUQ"d  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} _pW_G1U  
^5>s7SGB"  
template < typename T > N>0LQ MI  
  struct result_1 k'Gw!p}  
  { %<ic%gt`#  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; L1sqU-gt  
} ; $/+so;KD  
%#u.J  
template < typename T1, typename T2 > l;OYUq~F  
  struct result_2 [>f]@>  
  { 6gnbkpYi  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; &f-hG3/M  
} ; Z0-ytODI I  
&R,9+c  
template < typename T1, typename T2 > gw^'{b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const tmO`|tn&  
  { +TH3&H5I_A  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ?Nf 5w  
}  Hy]  
6W&_2a7*  
template < typename T > >^=gDJ\a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const JE hm1T  
  { eZH~je{1  
  return OpClass::execute(lt(t)); D^+?|Y@N  
} <*<U!J-i  
z}+i=cAN  
} ; ]!Oue_-;  
Lu=O+{*8  
je%ldY]/@  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ?iv=53<c#  
好啦,现在才真正完美了。 :HRT 2I  
现在在picker里面就可以这么添加了: y(5:}x&E  
dY!u)M;~~  
template < typename Right > 'N\&<dT>  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const E)W@{?.o#  
  { NLyXBV[hV  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 9 |{%i$  
} \K7t'20  
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。  Q=#I9-  
9pL g+6O  
~jN'J+_$  
eh(<m8I  
sZg6@s=  
十. bind A_R!uRD8-  
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。 ys8Q.oBv_`  
先来分析一下一段例子 )&,{?$.  
Qs9OC9X1  
&eQJfc\a  
int foo( int x, int y) { return x - y;} O("Uq../3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 .Q* 'r& n  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 gmP9j)V6  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 19t{|w<  
我们来写个简单的。 z)-c#F@%  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: W2]TRO  
对于函数对象类的版本: rjk( X|R*  
0fArF*  
template < typename Func > o ehaQ#e  
struct functor_trait 1/;o  
  { vWjnI*6T#  
typedef typename Func::result_type result_type; X%}nFgqQ  
} ; QR0(,e$Dl  
对于无参数函数的版本: tU@zhGb  
"35A/V  
template < typename Ret > ]*N1t>fb  
struct functor_trait < Ret ( * )() > Udgqkl  
  { ,SUT~oETP  
typedef Ret result_type; )d`mvZBn1  
} ; Da.G4,vLh  
对于单参数函数的版本: Ak@Dyi?p  
86 .`T l;  
template < typename Ret, typename V1 > r.yK,  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > V '.a)6  
  { *if`/N-q(m  
typedef Ret result_type; C vDxq:x  
} ; 6RoAl$}'  
对于双参数函数的版本: =qu(~]2(  
w7TJv4_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > h8{(KRa6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B&0; 4  
  { =&nW~<- v  
typedef Ret result_type; ,Nm$i"Lg  
} ; ZDt?j   
等等。。。 k N7Bd}  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Bc5+ss  
vXE0%QE'Q  
template < typename Func > &,:h)  
struct func_return i|WQ0fD  
  { pUYM}&dX  
template < typename T > (?0`d  
  struct result_1 bHE2,;o  
  { zM#sOg  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ;i<jhNA  
} ; ";SiL{Z  
]?+{aS-]?k  
template < typename T1, typename T2 > jgv`>o%<W  
  struct result_2 >ut" OL9J  
  { ino:N5&;;  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; xc @Ss[  
} ; =qy@Wvj$  
} ; O`[aU%4b  
W?woNt'n  
4rg2y]  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Xf[kI  
88s/Q0l  
template < typename Func, typename aPicker > 8' DW#%  
class binder_1 [iP#VM-N  
  { Of,2Q#oji  
Func fn; aB~S?.l  
aPicker pk; C1kYl0 zR[  
public :  VqSc;w  
AIYmS#V1W2  
template < typename T > $sHP\{  
  struct result_1 )!:sFa 1  
  { c2nKPEX&5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 942lSyix  
} ; =q7Z qP  
j=RRfFg)  
template < typename T1, typename T2 > o\b-_E5"?  
  struct result_2 2_^aw[-  
  { w o bgu  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MK #wut  
} ; V~G`kkNy  
hj%ye~|~  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 9;.(u'y|  
uo%P+om_}  
template < typename T > !>,m&O-x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Z<[<n0o1  
  { \JEXX4%  
  return fn(pk(t)); m,i,n9C->  
} pKiZ)3U  
template < typename T1, typename T2 > N["W I r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const H,3\0BKk  
  { OJ|r6  
  return fn(pk(t1, t2)); :}8Z@H!KkY  
} .IBp\7W!?E  
} ; 'rp }G&m  
b V+(b9  
tGvG  
一目了然不是么? -VxTx^)>  
最后实现bind 4fk8*{Y  
y;w x?1)  
U4f5xUY0)  
template < typename Func, typename aPicker > &s Pq<lo  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Z>c3  
  { lGwl1,=  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); RqEH| EUZ  
} ,mhQ"\+C  
R'EUV0KX>Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7w,FX.=;cv  
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。 DI+]D~N  
d@`M CchCB  
十一. phoenix JWvjWY2+P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: x3jb%`o#!  
%VYAd)gC  
for_each(v.begin(), v.end(), {"oxJ`z4  
( "Ve.cP,7(  
do_ CYYkzcc^  
[ `ps)0!L L`  
  cout << _1 <<   " , " u H/w\v_I  
] Y}#h5\  
.while_( -- _1), z%MW!x  
cout << var( " \n " ) r.3/F[.  
) j 8*ZF  
); mMsTyM-f  
+zXEYc  
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: ]8q3>  
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 (?_S6H E  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qmO6,T-|  
那么我们就照着这个思路来实现吧: @1*ohdHH  
+fvaUV_-  
FZ!`B]]le,  
template < typename Cond, typename Actor > H 0+dV3  
class do_while O+g3X5f+  
  { * #jsgj[  
Cond cd; | N0Z-|  
Actor act; G!K]W:m  
public : hX `}Q4(k  
template < typename T > C<KrMRWh^  
  struct result_1 (Yp+bS(PU*  
  { >e\9Bf_  
  typedef int result_type; 3a.kBzus  
} ; :Y9NLbv  
f$NMM >z  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} =t6z \WB  
^Ge+~o?x  
template < typename T > j'9"cE5_  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i4^o59}8  
  { #fT*]NN  
  do m[j70jYe  
    { nX$XL=6mJ&  
  act(t); w"R:\@ F  
  } D8 hr?:I9  
  while (cd(t)); ': N51kC  
  return   0 ; FQ g~l4WX  
} O_Oj|'bBC  
} ; Cvn#=6V3  
()~pY!)1/  
7 S?4XyU/o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). \[Z?&  
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。 .e_cgad :  
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。 h;6lK$!c  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 y|'SXM  
下面就是产生这个functor的类: }CeCc0M  
LX^u_Iu   
u_ABt?'  
template < typename Actor > H54 R8O$  
class do_while_actor &|/| ''A)  
  { 0GJn_@hr  
Actor act; 3B1cb[2y  
public : ^^5&QSB:'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} sQMFpIrr  
DGzw8|/(  
template < typename Cond > m!<\WN6g  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; [B+W%g(c-  
} ; mEG#>Gg$  
]c! ;L5  
.A6(D$ O k  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 K)J(./  
最后,是那个do_ =JJL[}a|  
liXdNk8  
wE~V]bmtW  
class do_while_invoker =}.EY iD  
  { m 9/}~Y#k  
public : m=YU2!Mb  
template < typename Actor > K_dOq68_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kT;S4B  
  { -wjN"g<  
  return do_while_actor < Actor > (act); <:?r:fQX  
} OF\rgz  
} do_; L'u\ w  
2Lx3=k  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q[nEsYP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 mauI42  
最后来说说怎么处理break和continue k+ze74_"  
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。 T<XA8h*  
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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