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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda Iz )hz9k  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^MT9n  
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, Ao":9r[V  
]&:b<]K3  
3l%,D: ?  
(.1 rtj  
  class filler "W@XP+POAY  
  { o}=.  
public : :B=8_M  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ^%8qKC`Tt  
} ; s^>lOQ=  
k\pDJ7wF^  
&G/|lv>j  
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: h.V]fS  
!\0F.*   
voV:H[RD9  
G*\abL  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); C.>  
o-~~,n\  
<jUrE[x  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 nG"n-$A?<  
q[G/}  
PXosFz~  
w(/DTQc~d  
二. 战前分析 \2Og>{"U  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 fpvvV(  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :)p)=c8%  
3Q"F(uE v^  
K 3Yw8t2J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); YOV :  
  /* --------------------------------------------- */ pp~3@_)b  
vector < int *> vp( 10 ); hOPe^e"  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); W|dpFh`  
/* --------------------------------------------- */ CE#\Roi x)  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); lwOf)jK:J  
/* --------------------------------------------- */ VLsh=v   
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mX&xn2}qZ"  
  /* --------------------------------------------- */ 5VR.o!h3I  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ptpW41t}^  
/* --------------------------------------------- */ 'y9*uT~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); `c"4PU^  
pe()f/Jx(  
Gg%tVQu  
Vkr`17`G  
看了之后,我们可以思考一些问题: QjA&IZEC  
1._1, _2是什么? TDlZ!$g(  
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。 $!G`D=  
2._1 = 1是在做什么? ImIqD&a-h  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 ^qxdmMp)l  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 5Yi Z-CQ>  
6b?`:$Cw3)  
AnNP Ti  
三. 动工 +UxI{,L  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Y@Y`gF6F  
*URdd,){i  
4`nqAX~'f  
v f`9*xF  
template < typename T > |q;Al z{  
class assignment {odA[H  
  { S%kS#U${|  
T value; D(Qa>B"1  
public : x>%joKY[  
assignment( const T & v) : value(v) {} Ap%O~wA'  
template < typename T2 > p8=|5.  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } |rMq;Rgu?  
} ; Z>8eD|m%2  
F>N+<Z  
2MuO*.9D  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 td >,TW=A*  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment /D[dO6.  
6lsL^]7  
b,dr+RB  
w NH9WG  
  class holder !z MDP/V  
  { #{x5L^v>]  
public : XLm@etf  
template < typename T > {"m0)G,G  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 'M8aW!~  
  { 1Bg_FPu  
  return assignment < T > (t);  %[`a  
} OV[`|<C '  
} ; [ ?iqqG.  
|3;(~a)%  
j0FW8!!-g  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 'T7x@a`b)  
HzvlF0f  
  static holder _1; mV?&%>*(f  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ne4c %?>t  
<Ct_d Cc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6NX3"i0 eT  
而不用手动写一个函数对象。 *Y%Jl o  
, T\-;7  
>)Gd:636+  
s<vs:jna  
四. 问题分析 Ma6W@S  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 @2 =z}S3O  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 SfW}"#L>5  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d~@q%-`lA  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ?x3Jv<G0*  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 -7%X]  
|]W2EV ,b  
五. 问题1:一致性 sDC*J \X  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| \a))  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ,l HLH  
z/7$NxJH  
struct holder y-B=W]E  
  { i#W*'   
  // oM,- VUr  
  template < typename T > oNM?y:O  
T &   operator ()( const T & r) const NTmi 2c  
  { CzVmNy)kl  
  return (T & )r; -M4p\6)Ge  
} m\vmY  
} ; 2f{T6=SK  
ONX8}Ob~  
这样的话assignment也必须相应改动: K |*5Kwi  
NfzF.{nh  
template < typename Left, typename Right > _xrwu;o0}  
class assignment \+nGOvM  
  { 8SC%O\,  
Left l; gfy19c 9  
Right r; }Qr6 l/2  
public : zY=jXa)K~  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} }Ln@R~[  
template < typename T2 > x/mp=  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }Hcx=}j  
} ; O1P=#l iYX  
>#(n"RCHf  
同时,holder的operator=也需要改动: s B 20/F  
UiQEJXwnz  
template < typename T >  jz'<  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const L":bI&V?:  
  { 1|| +6bRP  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); +K~NV?c  
} {1-V]h.<J  
}-DE`c  
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。 4n0xE[-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 }< 5F  
K#mOSY;}  
return l(rhs) = r; ,Zf 9RM  
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。 =!b6FjsiG  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $m| V :/  
kH948<fk3  
template < typename Tp > OJO!FH)  
class constant_t {~Tg7<\L  
  { 1wj:aD?g  
  const Tp t; %O[N}_XHEh  
public : 0CExY9@Wq  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,IHb+K  
template < typename T > )_7>nuQ6  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const _D, ;MB&7  
  { ]j<Bo4~Il  
  return t; 0s#Kp49-  
} s5&@Cxzl  
} ; jXg  
s)J(/  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Orn0Zpp<z  
下面就可以修改holder的operator=了 ]0V}D,V($  
$md%x mQ[  
template < typename T > 23\RJpKb  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Z.PBu|Kx  
  { 6xK[34~ 6  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); b7`D|7D  
} &53]sFZ  
wK_]/Q-L  
同时也要修改assignment的operator() hfWFD,  
Kv&g5&N,  
template < typename T2 > y046:@v(  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } &[vw 0N-  
现在代码看起来就很一致了。 |SZo' 6  
?%tMohL  
六. 问题2:链式操作 56lCwXCgA  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 s ^Nw%KAv  
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。 ;|T!#@j  
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。 BR`ygrfe  
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。 Ex amD">T  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  mEG6  
1/+C5Bp*  
template < typename T > K)tQ]P  
struct result_1 %]gTm7 =t  
  { 3g'S\ G@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Jzji&A~  
} ; yF}OfK?0f  
|077Sf|  
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:  fE f_F r  
Qj{8?lew  
template < typename T > } p FQRSOZ  
struct   ref ^FmU_Q0  
  { $,=6[T!z+e  
typedef T & reference; h0--B]f@  
} ; jd]s<C3o  
template < typename T > b \KL;H/  
struct   ref < T &> P9Yy9_a|x  
  { mYN7kYR}<`  
typedef T & reference; V]OmfPve  
} ; /-_=nf}w  
C (n+SY^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @+vXMJ$  
W :,4:|3  
template < typename T > EF7+ *Q9  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ^H{R+}  
  { {e[%;W%c&  
  return l(t) = r(t); ZRxZume<f  
} ?_x q-  
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。 4'j sDcs  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 n~"$^Vr  
4(e59ZgY  
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 >z;[2 n'  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: )[H{yQ  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 F>tQn4  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 0nn okN^  
最后的布局是: WARb"8Kg  
                Add {2/LRPT  
              /   \ 3~,d+P  
            Divide   5 H9h@sSg  
            /   \ {,*"3O:\:  
          _1     3 M;cO0UIwO  
似乎一切都解决了?不。 8h3=b[  
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。 j?y LDLj  
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。 S)QAXjH  
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: F(4?tX T  
R1nJUOE4w^  
template < typename Right > lzw3=H  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 'O5'i\uz  
Right & rt) const p raaY}}  
  { TG}*5Z`  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 1(|D'y#  
} WZOY)>K  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O^/Maa/D1  
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。 jV.g}F+1m  
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。 ,Y 3W?  
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。 +k dT(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。 NCxqh<  
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?  `:P  
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: d(g^M1 m  
%6AW7q t  
template < class Action > f;/QJ  
class picker : public Action R[ 49(>7H4  
  { W@y J AQ  
public : qo<&J f  
picker( const Action & act) : Action(act) {} &1+X\c+t b  
  // all the operator overloaded +?p.?I  
} ; [((;+B  
2o>)7^9|#<  
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。 TCT57P#b  
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: WL`9~S  
d Le-nF  
template < typename Right > S1D@vnZ3O\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const P&Pj>!T5  
  { kId n6 Wx,  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8/0Y vh  
} .VTy[|o   
M$0u1~K  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > W8lx~:v  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 w8g,a]p  
a0Ik`8^`  
template < typename T >   struct picker_maker E*#]**  
  { VCtH%v#S;.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; b T 2a40ul  
} ; vD 5vbl  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aZEn6*0B  
  { 54rkC/B>  
typedef picker < T > result; _|"Y]:j_  
} ; *D'$"@w3  
.S(,o.  
下面总的结构就有了: U^qt6$bK  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 CRbdAqofV  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ho>k$s?  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 @iEA:?9uX  
至此链式操作完美实现。 nenU)*o  
&-5_f* {  
\,J/ r!  
七. 问题3 8ssJ<LP  
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。 #GJ dZ  
QXF aAb=(7  
template < typename T1, typename T2 > ;/j= Ny{9  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const t%530EB3  
  { I |# 5NE6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); %T7nO%p  
} +:3*  
MLFKH  
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: 1Z{ZV.!  
?YeWH WM  
template < typename T1, typename T2 > D~o$GW%  
struct result_2 Jk0r&t7  
  { g@\fZTO  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6i0A9SN  
} ; erO>1 ,4S  
4nAa`(62  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .'a&3 3J  
这个差事就留给了holder自己。 ~Y.tz`2D  
    -R{V-   
udeoW-_  
template < int Order > xG;-bJu  
class holder; 0-{t FN  
template <> '_b.\_s-d  
class holder < 1 > m[k_>e\ u  
  { 0zY(:;X  
public : (MHAJ]Rx  
template < typename T > f-n z{U  
  struct result_1 )/t?!T.[  
  { uytE^  
  typedef T & result; T)\"Xj  
} ; 1He{v#  
template < typename T1, typename T2 > ~n}k\s~|4  
  struct result_2 I5h[%T  
  { NAPX_B,6  
  typedef T1 & result; ItVugI(^ C  
} ; h_d<!  
template < typename T > <'G~8tA%v  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 1n\ t+F  
  { wb Iq&>p  
  return (T & )r; tTU=+*Io  
} !a$ D4(`v  
template < typename T1, typename T2 > ly WwGR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FYS/##r  
  { rxme(9M  
  return (T1 & )r1; l1]p'Liuu  
} Dz./w  
} ; Cye$H9 2  
lg pW@g  
template <> .@-$5Jw  
class holder < 2 > Tlj:%yK2  
  { NzKUtwnIz  
public : exdx\@72  
template < typename T > pWu LfX  
  struct result_1 hp"L8w  
  { 2DD:~Tbi  
  typedef T & result; rxO2QQ%V  
} ; |y<),j6  
template < typename T1, typename T2 > SE7WF18A  
  struct result_2 V<HU6w  
  { &uUo3qXQ5l  
  typedef T2 & result; #0 6-:  
} ; mJB2)^33a  
template < typename T > )bx_;9Y{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const _tr<}PnZ  
  { A8A ~!2V  
  return (T & )r; ny-7P;->8  
} 20rkKFk*  
template < typename T1, typename T2 > S(aZ4{a@  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const PCnQ_A-Q  
  { wB>r (xQ'  
  return (T2 & )r2; Il.Ed-&62  
} ;V<iL?  
} ; '&;yT[  
#E0t?:t5bk  
,@z4I0cTi\  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 OdI\B   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 4lKVY<  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: C6_@\&OA  
"!K'A7.^  
return l(i, j) = r(i, j); 5BR5X\f0  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ZtVAEIZ)  
U }Hwto`R  
  return ( int & )i; k#bu#YZk  
  return ( int & )j; X}P$emr7  
最后执行i = j; ,%bhyww<  
可见,参数被正确的选择了。 |_u8mV  
NvjJ b-u  
 QH]M   
p#f+P?  
e$c?}3E!z  
八. 中期总结 +*oS((0s  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: j\RpO'+}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 9s +z B  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _B2V "p  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ZWV|# c<G  
m"c :"I6  
@&1Wy p  
4\.V   
!S%6Uzsj  
-G &_^"=R  
九. 简化 Wi n8LOC  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 [=*E+Oc  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ?B.~ AUN  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: %[<Y9g,:Q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 OEr:xK2T  
  +-*/&|^等 N12:{U  
2. 返回引用。 y?[snrK G  
  =,各种复合赋值等 ~fz[x9\  
3. 返回固定类型。 ^C&+ ~+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) <I;*[;AK  
4. 原样返回。 FDFH,J`_  
  operator, 5H,G-  
5. 返回解引用的类型。  'k&?DZ!  
  operator*(单目) ]Pn !nSg  
6. 返回地址。 u}9fj  
  operator&(单目) ghk5rl$   
7. 下表访问返回类型。 u"$a>S_  
  operator[] D y6$J3 r  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T#:F]=  
  operator<<和operator>> e1 *__'  
MWuXI1  
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。 fm1X1T.  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Oi:JiD=  
xFp<7p L  
template < typename Left > #:3r4J%+~  
struct value_return go)p%}s  
  { 8dT'xuch  
template < typename T > >Pe:I  
  struct result_1 .BTx&AqU  
  { aj|5 #  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; !^U6Z@&/R  
} ; o 6j"OZcv  
^[h2%c$  
template < typename T1, typename T2 > }IUP5O6  
  struct result_2 nYv#4*  
  { hQh9ok8S  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; i%(yk#=V  
} ; ].DY"  
} ; /rF8@l  
vW.%[]  
sz09+4h#  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait AfWl6a?T8:  
d5xxb _oE  
下面我们来剥离functor中的operator() 9n}A ^  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 5S/>l_od$2  
{V2bU}5 [  
return l(t) op r(t) $fArk36O#  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ":WYcaSi  
return op l(t) }X1.Wt=?  
return op l(t1, t2) xcSR{IZ  
return l(t) op R lg#z4m  
return l(t1, t2) op QJ4AL3 ^6  
return l(t)[r(t)] hN4VlNKu  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] +BB0wY  
, p0KLU\-  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: y/4ny,s"  
单目: return f(l(t), r(t)); G j6. Iv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Fn,k!q  
双目: return f(l(t)); DA <ynBQ  
return f(l(t1, t2)); >a]t<  
下面就是f的实现,以operator/为例 F/<qE!(  
A o3HX  
struct meta_divide EODB`$+  
  { vj3isI4lU  
template < typename T1, typename T2 > 5-p.MGso  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) _@prmSc  
  { @%B4;c  
  return t1 / t2; KSOO?X0j  
} )Xno|$b5Eo  
} ; ##~!M(c  
agY5Dg7  
这个工作可以让宏来做: _'c+fG \  
E/"SU*Co  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ PRp E$`WK  
template < typename T1, typename T2 > \ $r"A@69^RS  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2Guvze_bU  
以后可以直接用 :Y.e[@!1x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) iBHw[X,b  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 A9 n41,h  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) )VY10 R)$  
F!R2_89iy  
6^ik|k|  
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 <3Fz>}V32  
Qu}N:P9l?X  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > #NJ<[Gew  
class unary_op : public Rettype "UpOY  
  { 3uO8v{`  
    Left l; S>EDL  
public : #ko6L3Pi  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 96)v#B?p  
pE(sV{PD  
template < typename T > &E]"c]i+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 'RQiLUF  
      { &NP6%}bR`  
      return FuncType::execute(l(t)); +U=KXv  
    } 2$DSBQEx  
S| "TP\o  
    template < typename T1, typename T2 > 7?"9J `*  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }6@%((9E 2  
      { Xr2 Wa  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); (-'PD_|  
    } [U']kt  
} ; wNR=?Z~  
qu!<lW~c  
(l2<+R%1  
同样还可以申明一个binary_op Q6|@N~UeZ  
5IO3 %p?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > D0KELA cY  
class binary_op : public Rettype |QMT A5  
  { `{WCrw6)  
    Left l; R{ 4u|A?9  
Right r; _Ua PwJ  
public : LiF.w:}  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} (Y>U6  
0*{@E%9  
template < typename T > r=|vad$  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 6iyt2q kh  
      { @NBXyC8,Z  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); z(r" JNO@  
    } #-A5Z;TD.  
. *Z#cq0  
    template < typename T1, typename T2 > s7AI:Zv  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const R<t&F\>  
      { l2r>|CGQ[  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); `} ZL'\G  
    } %va[jJ  
} ; cUYX1a)8  
)y5iH){ !  
J ( =4  
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 ]KzJ u`O%G  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 DU(X,hDBF  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) NCp%sGBmG  
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。 ;Xz(B4N~o  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,Qga|n8C  
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。。。 ^1()W,B~w  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :0{AP_tvcC  
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) YALyZ.d  
下面是修改过的unary_op '\4c "Ho  
D_zcOq9  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > }D(DU5r  
class unary_op ^9n}-Cqeq  
  { McO@p=M  
Left l; F1zT )wW  
  hwc:@'  
public : rE9Ta8j6  
}7otuO(pRo  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} :A,O(   
9$n+-GSK  
template < typename T > |)~Ex 9%ev  
  struct result_1 ~D$#>'C#  
  { Jx)~kK  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; N;e}dwh&  
} ; &9S8al 8"  
+?ws !LgF  
template < typename T1, typename T2 > jt0H5-x  
  struct result_2 GP0[Y  
  { hqdC9?\  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; I3V{"Nx6  
} ; ,ZsYXW  
[P(rY  
template < typename T1, typename T2 > L.R"~3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Cmp{FN"o  
  { "TEBByO'  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); g| _HcaW  
} ly9x1`?$  
r_{)?B  
template < typename T > 3U :YA&K(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v)wY  
  { u<BHf@AI  
  return OpClass::execute(lt(t)); nL "g23  
} u?LW+o  
m9\@kA  
} ; Gsx^j?  
hpd(d$j  
3t J=d'U  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug g6x/f<2x  
好啦,现在才真正完美了。  m^W*[ ^p  
现在在picker里面就可以这么添加了: !Qj)tS#Az  
* ePDc'   
template < typename Right >  hg<"Yg=  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 3:l:~Vn  
  { N>W;0u!  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); B]+7 JB  
} vWPM:1A  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 DctX9U(  
A&X  
[qO5~E`;  
AQJ|^'%  
,)B~cic'u  
十. bind = !I8vQ>  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 (Von;U  
先来分析一下一段例子 >x|A7iWn{,  
[RGC!}"mr  
nm{'HH-4  
int foo( int x, int y) { return x - y;} op.PS{_t  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Q{ |+ 3!!'  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i{1)=_$Vt`  
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。 .P |+oYT&g  
我们来写个简单的。 Y%n{`9=  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: t(uB66(_F  
对于函数对象类的版本:  8o%<.]   
YG}p$\R  
template < typename Func > 2Q`PUXj  
struct functor_trait [FeJ8P>z  
  { 8S[ <[CH  
typedef typename Func::result_type result_type; p3,(*eZ  
} ; e$p1Th*|]4  
对于无参数函数的版本: $w";*">:0  
uJ) \P  
template < typename Ret > /jK17}j  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ~8Dd<4?F]  
  { ZPxOds1m  
typedef Ret result_type; ^Yf)lV&[  
} ; O;&yA<  
对于单参数函数的版本: ino7!T`  
y<'2BTf  
template < typename Ret, typename V1 > Z7KB?1{G  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ~,`\D7Z3  
  { fxtYo,;$  
typedef Ret result_type; a-UD_|!  
} ; Ue>A  
对于双参数函数的版本: 8+g|>{Vov  
=5s~$C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 6U,U[MWJ  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > :`Zl\!]E`o  
  { p[k9C$@e}  
typedef Ret result_type; JUaKj@a|  
} ; =w;xaxjL  
等等。。。 wZ\e3H z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy u6bB5(s`&  
4%c7#AX[T  
template < typename Func > J4K|KS7   
struct func_return .@/z-OgXg  
  { 46.q a nh  
template < typename T > W&~iO   
  struct result_1 zvQ^f@lq2  
  { #Ko+_Hm?4  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; R(7X}*@X  
} ; 9{]r+z:  
2}xFv2X  
template < typename T1, typename T2 > S#%JSQo:  
  struct result_2 +_|cZlQ&  
  { ][>M<J  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; U%B]N@  
} ; aBA#\eV  
} ; 2dV\=vd  
M@LaD 5  
WHD/s  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 [0,q7d?"  
J!^~KN6[  
template < typename Func, typename aPicker > hz~CW-47  
class binder_1 c_8mQ  
  { %Cbc@=k  
Func fn; VkP:%-*#v  
aPicker pk; k @/SeE  
public : (=&bo p  
?\p%Mx?   
template < typename T > ;(iUY/ h[h  
  struct result_1 ,aj+mlZd2  
  { GzZ|T7fm  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Uub%s`O  
} ; hK9oe%kU~  
F*jj cUk  
template < typename T1, typename T2 > Jv{"R!e"P  
  struct result_2 ]2s Zu7  
  { Vwh&^{Eh  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; "62Ysapq+  
} ; z1KC$~{O  
s? \9i6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} a!J ow?(  
q!h*3mNm  
template < typename T > AYQh=$)(  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const y8WXp_\  
  { p2f WL  
  return fn(pk(t)); 2D_Vo ])l/  
} = ]HJa  
template < typename T1, typename T2 > 'N,NG$G2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i^V4N4ux]  
  { YHv,Z|.w  
  return fn(pk(t1, t2)); T+`GOFx  
} Va[dZeoy  
} ; Q\>SF  
xA1pDrfC/  
DBrzw+;e3  
一目了然不是么? mbG^fy'  
最后实现bind :bF2b..XOu  
B46H@]d#7K  
y42T.oK8c  
template < typename Func, typename aPicker > ~Wd8>a{w  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 5}^08Xl  
  { n_ NG~ /x  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ( =/L#Yg_  
} btz3f9  
R#^pNJN  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ;%.k}R%O@  
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:gO7Uv  
GQAg ex)D  
十一. phoenix {_N(S]Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -#z'A  
 G/;aZ  
for_each(v.begin(), v.end(), Z42Suy  
( ~ 5qZs"ks  
do_ :qKY@-t7H  
[ sEi.f(WA  
  cout << _1 <<   " , " X1QZEl  
] $<DA[ %pv  
.while_( -- _1), H4",r5qw:  
cout << var( " \n " ) >l*9DaZ  
) 4!W?z2ly~R  
); MBrVh6z>  
DMpd(ws  
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: \B +SzW  
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 ?PtRb:RHt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 exU=!3Ji  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7027@M?A?  
n& &U9sf?  
`%:(IGxz  
template < typename Cond, typename Actor > 5Jd {Ev  
class do_while d(tf: @  
  { "r3s'\  
Cond cd; mK&9p{4#U  
Actor act; 2G> ]W?>  
public : TTak[e&j3  
template < typename T > lD=j/    
  struct result_1 hds4 _  
  { #u(,#(P'#  
  typedef int result_type; JNCtsfd  
} ; 7}85o J  
,B>b9,~3a  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} < R%6L&  
N2Hb19/k  
template < typename T > Y\S^DJy  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q9]L!V 9Rv  
  { 6MQ:C'8T&=  
  do Oj\mkg  
    { .Q@'Ob`  
  act(t); ,1+_k ="Z  
  } rs+37   
  while (cd(t)); rmJ847%y`  
  return   0 ; ?saVk7Z[|5  
} eR;0pWVl  
} ; ?LM'5  
/a)=B)NH  
8 z7,W3b  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vtk|WV?>P+  
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。 izo $0  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 rJj~cPwL"  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 >ON.ftZ i  
下面就是产生这个functor的类: 5aQg^f%\  
zt}p-U2I  
H.K`#W&  
template < typename Actor > 6%1o<{(%f  
class do_while_actor 6GvnyJ{[  
  { L@GD$F=<0  
Actor act; =1Jo-!{{  
public : o|C{ s   
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} [)u{-  
N Q=YTRU  
template < typename Cond > ?Qk#;~\yB  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Fowh3go  
} ; 4N: ;Mo&B  
(DAJ(r~  
!~v>&bCG>9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 [hbIv   
最后,是那个do_ X:/t>0e  
t,nB`g?  
OSk9Eb4ld  
class do_while_invoker *h6i9V%'  
  { Z Z7U^#RT  
public : " z{w^k  
template < typename Actor > :LG%8Z{R  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ObzlZP r@  
  { TaG-^bX8B  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;_\P;s  
} 3}Qh`+Yj]  
} do_; cw{[B%vw  
Bs}>#I  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? YZ@-0_Z  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ;wrgpP3  
最后来说说怎么处理break和continue ]+P &Y:   
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 E HW  
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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