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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda k3se<NL[  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ni gp83:  
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, Qh-k[w0  
@"T_W(i;BI  
8}m] XO  
eHG**@"X  
  class filler 0Ha1pqR  
  { S~`& K  
public : C( C4R+U  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 6sl*Ko[  
} ; d; \x 'h2  
c]O3pcU  
tsq]QTA*  
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: '.oEyZA;o  
[Z0&`qz  
/kyuL]6  
q%#dx4z&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); +r9:n(VP  
nn$,|/  
[|V<e+>T/  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 he&*N*of:  
 Mi.xay%  
YS k,kU  
"y/GK1C  
二. 战前分析 f;#hcRSH  
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。 6Km@A M]  
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 o <8L, u(U  
)El#Ks5u  
MsCY5g  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); @rkNx@[~  
  /* --------------------------------------------- */ ;id0|x  
vector < int *> vp( 10 ); CD%wi:C%|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); r8+{HknB;  
/* --------------------------------------------- */ $@[6jy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s$J0^8Q~i  
/* --------------------------------------------- */ $Ne$s  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Q&^ti)vB  
  /* --------------------------------------------- */ !HM{imT  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); \MQ|(  
/* --------------------------------------------- */ Dms 6"x2  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); YY{S0jnhF  
zS18Kl  
=yOIP@  
u!?.vx<qy  
看了之后,我们可以思考一些问题: &V$_u#<  
1._1, _2是什么? phwk0J]2  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 > y"V%  
2._1 = 1是在做什么? 5Y)*-JY1g  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 & ,2XrXiFu  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ]$!-%pNv  
`omZ'n)  
=K~<& l8  
三. 动工 `] ;*k2  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: gI6./;;x  
f"q='B9_T\  
?kX$Y{M}  
Ly/"da  
template < typename T > \$}^u5Y  
class assignment F]@vmzr  
  { +DaP XZ5.  
T value; %fnL  
public : '@i/?rNi%N  
assignment( const T & v) : value(v) {} sL75C|f9  
template < typename T2 > x6\EU=,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } $(K[W}  
} ; Eb{Zm<TP  
s"?Z jV)`  
_@;t^j+l  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 j[k&O)A{C  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment "C&l7K;bp  
pca `nN!  
"VR>nyG%  
kL\ FY  
  class holder n|sP0,$N1  
  { ET;YAa*  
public : IWERn v!  
template < typename T > FY+0r67]  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const A^nB!veh  
  { Q^>"AhOiU  
  return assignment < T > (t); fmrd 7*MW  
} o8;>E>;  
} ; N]udZhkn  
SDt)|s  
XFKe6:  
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: s.`:9nj  
GcaLP*%>B  
  static holder _1; e=&,jg?K  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 W{:^P0l  
gpDH_!K  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ui%B|b&&  
而不用手动写一个函数对象。 kk#%x#L[  
IA I!a1e!  
nb dm@   
x`~YTOfYk  
四. 问题分析 >>/|Q:  
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。 k8IhQ{@  
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。 j}O~6A>|  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 (37dD!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 z#9Tg"8]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 "g27|e?y  
3+vbA;R  
五. 问题1:一致性 HR'sMu3  
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?| 55Z)*JMv  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 9/2VU< K  
ZD!?mR+-  
struct holder z7TMg^9 #  
  { kq|(t{@Rp  
  // #C^)W/dP  
  template < typename T > w]L^)_'Th  
T &   operator ()( const T & r) const ayF+2(vch)  
  { wT\JA4  
  return (T & )r; j=|cx+nb  
} 0 PEg `Wq  
} ; ZtHTl\z  
eka<mq|W  
这样的话assignment也必须相应改动: {BV0Y.O  
}fC=  
template < typename Left, typename Right > PU8>.9x  
class assignment |m{u]9  
  { j-]`;&L  
Left l; WSEw:pln  
Right r; EKu%I~eM  
public : d{/#A%.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} '#<4oW\]  
template < typename T2 > qAI %6d  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } a4d7;~tZ  
} ; SG$V%z"e  
 'ug:ic  
同时,holder的operator=也需要改动: I9  (6  
_v6x3 Z  
template < typename T > !d.bCE~  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const i}Q"'?  
  { [&(~{#}M:  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 'G>$W+lT^  
} "ov270:  
X+2uM+  
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。 UaCfXTG  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 g1kYL$o4  
0u) m9eg  
return l(rhs) = r; aS! If>  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 qdnwaJ;&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: Lv&9s  
v<3KxP'a  
template < typename Tp > a%nf )-}|  
class constant_t c/DK31K  
  { @WCA 7DW!  
  const Tp t; Q Yg V[\&  
public : nEt{ltsS0  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} :%-w/QwTR  
template < typename T > G^|!'V  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Xj9\:M-  
  { +)hxYLk&I  
  return t; uG$*DeZti  
}  ;kzjx%h  
} ; +70x0z2  
5OCt Q4u  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 YP Qix  
下面就可以修改holder的operator=了 %Q]3`kxp  
W) Ct*I^  
template < typename T > S]&:R)#@  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const "Zfm4Nx "  
  { IeZ9 "o h  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); k|,Y_h0Y  
} ff;~k?L  
dVs=*GEl9  
同时也要修改assignment的operator() 9}wI@  
7gcR/HNeF  
template < typename T2 > ]Cs=EZr  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 7B<,nKd  
现在代码看起来就很一致了。 g< xE}[gF  
0xx4rp H  
六. 问题2:链式操作 f^-ot@w  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 ;X^#$*=Q  
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。 5 JlgnxRq  
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。 Fge ["p?GF  
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。 +_L]d6  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  )m#Y^  
#M||t|9iu?  
template < typename T > H $ %F0'0  
struct result_1 'ieTt_1.G  
  { h w ^ V  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; k'_f?_PBu  
} ; @t a:9wZ  
,]@K,|pC)  
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: }SC&6B?G  
`KtP ;nG  
template < typename T > i\_LLXc  
struct   ref _9]vlxgtG(  
  { q1q 9W@H  
typedef T & reference; #IZ.px  
} ; .'&pw }F  
template < typename T > &XV9_{Hm  
struct   ref < T &> Z;V(YK(WO.  
  { QJj='+R>  
typedef T & reference; t V( WhP  
} ; .^M#BAt2  
'#yqw%  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: `Th~r&GvF  
hsQDRx%H}  
template < typename T > up+0-!AH  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =%<, ^2o  
  { }LCm_av  
  return l(t) = r(t); .8Bu%Sf  
} !(7m/R  
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。 NTD1QJ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 sQ340!  
;py9,Wno  
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 {ZrlbDQX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: JRi:MWR<r  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %VFoK-a  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 YnuY/zDF  
最后的布局是: p @kRo#~l  
                Add 1Xo0(*O  
              /   \ nhdZC@~E0  
            Divide   5 u 3#+fn_  
            /   \ 6i-G{)=l  
          _1     3 0uIY6e0E  
似乎一切都解决了?不。 bS;_xDXd  
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。 41Z@_J|&  
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{}PO u  
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: < #ON  
^7wqb'xg  
template < typename Right > '=vZAV`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const {=3A@/vM  
Right & rt) const gy%.+!4>v`  
  { X+ITW#  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 9c[X[ Qc  
} :Bmn<2[Y;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 tu<<pR>  
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。 =X?fA,  
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。 3s/1\m%  
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。 pdRM%ug   
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。 S?d<P  
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? @JXpD8jn  
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: g}v](Q  
LWv<mtuYf  
template < class Action > @>Yd6C  
class picker : public Action !nSa4U,$w<  
  { c 9f"5~  
public : z )'9[t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R|8vdZ%@  
  // all the operator overloaded a$|U4Eqo  
} ; a5pl/d  
?4%H(k5A  
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。 ;.uYWP|9  
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: 3A!a7]fW  
yuZLsH  
template < typename Right > 5P\>$N1p  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 04-_ K  
  { G<e+sDQ2  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ;&&<zWq3h  
} &N^~=y^`C'  
YSeH;<'  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > A,.X  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 2{&A)Z!I  
 9!jPZn  
template < typename T >   struct picker_maker ?Z 2,?G  
  { FE\E%_K'n7  
typedef picker < constant_t < T >   > result; p75o1RU  
} ; Ncz4LKzt  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > zG#5lzIu,  
  { k`m7j[A]l  
typedef picker < T > result; ]gq)%T]  
} ; {!|4JquE_  
H7X-\K 1w  
下面总的结构就有了: }_'5Vb_  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 !:|*!  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 M M@,J<  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 Q-w# !<L.  
至此链式操作完美实现。 "tCTkog3]  
@q'kKVJs  
aj`&ca8  
七. 问题3 P+j=]Yg  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 '(5GR I<  
`3F#k[IR  
template < typename T1, typename T2 > o^@"eG$,  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const <IZt]P  
  { 3^UdB9j;  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); |/gt;H~:  
} `DY yK?R  
4f\NtQ)  
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: ^!1!l-  
g,+ e3f  
template < typename T1, typename T2 > 2$Mnwxfk  
struct result_2 KyyR Hf5  
  { pt <zyH3Z  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; X+;[Gc}(W  
} ; iqDyE*a  
W"Ip]LJ  
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? |q w0:c=7!  
这个差事就留给了holder自己。 L0g+RohW  
    n-ffX*zA(  
N1~bp?$1  
template < int Order > +5zXbfO  
class holder; z)3TB&;  
template <> (TT=i  
class holder < 1 > D^6*Cwb  
  { KOy{?  
public : LE8<JMB  
template < typename T > DU!T#H7  
  struct result_1 t$!zgUJ  
  { !zE{`H a~  
  typedef T & result; Ce}`z L  
} ; >-MnB  
template < typename T1, typename T2 > =*\.zr  
  struct result_2 <[db)r~c  
  { MRLiiIrq,5  
  typedef T1 & result; ZE=sw}=  
} ; D^[l~K  
template < typename T > JH.XZM&  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 9lYKG ^#D  
  { PF~@@j  
  return (T & )r; s%D%c;.|  
} ' ##?PQ*u  
template < typename T1, typename T2 > (kxS0 ]=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const v?`R8  
  { ,t`V^(PEq  
  return (T1 & )r1; W3.[d->X  
} W22S/s  
} ; F1yn@a "=J  
2w.FC  
template <> _5p$#U`  
class holder < 2 > {>ba7-Cy+y  
  { e/D{^*~S  
public : %L.S~dN6  
template < typename T > AIHH@z   
  struct result_1 IO\1nB$0nb  
  { ~}_^$l8#-Q  
  typedef T & result; (ks>F=vk*  
} ; if'=W6W  
template < typename T1, typename T2 > Ij#mmj NW  
  struct result_2 mE<_oRM)  
  { |ty&}'6C  
  typedef T2 & result; P#A,(Bke3  
} ; s$#64"F  
template < typename T > 9~UR(Ts}l  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o26Y }W  
  { Gld~GyB\k  
  return (T & )r; 1clzDwW  
} Z 8w\[AF{$  
template < typename T1, typename T2 > \'y]mB~k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 5Dkb/Iagi  
  { 8-G )lyfj  
  return (T2 & )r2; Mq91HmC(@  
} ,l&?%H9q  
} ; LW<Lg N"L-  
VN)WBv  
P`Zon  
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> >。 'dj3y/ k%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .<t{saToU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: (XOz_K6c%K  
] G["TX,  
return l(i, j) = r(i, j); +`F(wk["m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) sPK]:i C  
mu B Y  
  return ( int & )i; |)7K(R)(=  
  return ( int & )j; M{L<aYe  
最后执行i = j; G!FdTvx$  
可见,参数被正确的选择了。 va@;V+cD  
Sj ovL@X  
8$-MUF,  
?h`,@~6u  
0Px Hf*  
八. 中期总结 e,OXngC  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: bm;iX*~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义  C6gSj1  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ,.Ofv):=  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor M.H!dZ  
q;AD#A|\  
:awa  
:+ YHj )mN  
E:rJi]  
/,I?"&FWc  
九. 简化 W<<G  'Km  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 /%m?D o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 6ud?US(  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: jpi,BVTI-X  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 3+>R%TX6i<  
  +-*/&|^等 yi^X?E{WnX  
2. 返回引用。 *effDNE!  
  =,各种复合赋值等 ydD:6bBX  
3. 返回固定类型。 _ (b4|hJ'  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G$ zY&  
4. 原样返回。 _Nh])p-  
  operator, UVXruH  
5. 返回解引用的类型。 ~JZLWTEe  
  operator*(单目) WA}'[h   
6. 返回地址。 GGHMpQ   
  operator&(单目) 8k{XUn  
7. 下表访问返回类型。 #p"F$@N   
  operator[] T>| +cg  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 fwtsr>SV  
  operator<<和operator>> 9on$0  
:TrP3wV _  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eI2041z  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: S%p,.0_  
|x.[*'X@  
template < typename Left > <mLU-'c@  
struct value_return j; /@A lZl  
  { "7 alpjwb  
template < typename T > `iuQ.I  
  struct result_1 fk^DkV^<  
  { '( ETXQ@  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #\~m}O,  
} ; B%Oi1bO  
M9V,;*  
template < typename T1, typename T2 > Md:*[]<~  
  struct result_2 }8.$)&O$^  
  { -}qay@cDt  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; TFc/`  
} ; <y-2ovw*  
} ; -?T|1FA,  
g[2[ zIB=  
1i Y?t  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ohXbA9&(x  
DKQQZ` PF  
下面我们来剥离functor中的operator() yOjTiVQ9  
首先operator里面的代码全是下面的形式: G* mLb1  
tG,xG&  
return l(t) op r(t) az:lG(ZGw  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) z<"\I60Fe  
return op l(t) M>Ws}Y  
return op l(t1, t2) +Y~,1ai 5^  
return l(t) op b#e|#!Je  
return l(t1, t2) op 6l?KX  
return l(t)[r(t)] Izfj 9h ?  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5PHAd4=bJ  
0w^awT<$6  
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: cRPy5['E  
单目: return f(l(t), r(t)); () HIcu*i  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); n@e|PWu  
双目: return f(l(t)); Yi"jj;!^S  
return f(l(t1, t2)); ( (mNB]sy  
下面就是f的实现,以operator/为例 ET]`  
0Ioa;XgOn  
struct meta_divide 1lUY27MF  
  { bDcWPwe  
template < typename T1, typename T2 > DOo34l6#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) mK7egAo  
  { _{gRCR)  
  return t1 / t2; my3W[3#  
} .7zdA IKW  
} ; m>?{flO  
| \JB/x  
这个工作可以让宏来做: Yyh X%S%  
FU~:9EEx  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ zTt6L6:u  
template < typename T1, typename T2 > \ 4[]4KKO3Q2  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 93N:?B9  
以后可以直接用 C@ z^{Z+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A =k{Rl{LA  
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 V-iY2YiR  
(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。。。) |4FvP R [  
0~XZ  
~lLIq!!\  
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 *9Nq^+  
>H?{=H+/#  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 1vBXO bk  
class unary_op : public Rettype Hlq#X:DCn  
  { . ),m7"u|  
    Left l; jz;"]k  
public : dAcy;-[[P  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} #}!Ge  
E|d 8vt  
template < typename T > FCEFg)c5=  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cA4xx^~  
      { It@.U|  
      return FuncType::execute(l(t)); ceR zHq=  
    } 5)GO  
H?>R#Ds-  
    template < typename T1, typename T2 > v9OK <  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const G u-#wv5@  
      { 0"L_0 t:  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); rBZ 0(XSZQ  
    } (TV ye4Z  
} ; n_51-^* z  
QuJ)WaJkC  
$;dSM<r  
同样还可以申明一个binary_op ZLJfSnB  
/t083  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s^b2H !~  
class binary_op : public Rettype x%JtI'sg  
  { RS~jHwIh  
    Left l; gI qYIt  
Right r; 8`*Wl;9u  
public : X99:/3MXB'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} @<tkwu  
&!#a^d+` 0  
template < typename T > fKMbOqU_  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N4Z%8:"pj  
      { lmZ Ssx  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); eFUJASc  
    } gD0 FRKn  
!K#Q[Ee  
    template < typename T1, typename T2 > k ckWBL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bg*Oj)NM  
      { I_IDrS)O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); H\7Qf8s|{  
    } ((TiBCF4  
} ; wvum7K{tI  
z )2h\S  
e`fN+  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 (7G5y7wI"  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 -gl7mO*  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) lz?F ,].  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 y_:i'Ri.  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Rw\ LVRdA  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i w<2|]>l  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 b/='M`D}#G  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) C d)j %  
下面是修改过的unary_op /AX1LYlr  
_Kg:jal  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > rYbb&z!u  
class unary_op }u0t i"V  
  { Q<.84 7 )  
Left l; mdW8RsR  
  ^~k2(DLk  
public : 6H,n?[zTt  
st"uD\L1p:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} /l-lkG5  
]42bd  
template < typename T > ^fT|Wm<  
  struct result_1 2?h c94  
  { ;ZMm6o  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E(F<shT#  
} ; KiU/N$ E  
*6 oQW  
template < typename T1, typename T2 > I^*&u,  
  struct result_2 |X/ QSL  
  { E Z95)pk  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; N6Mo|  
} ; rnvKfTpZDU  
RHc63b\  
template < typename T1, typename T2 > kXGJZ$  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const aV?dy4o$  
  { j3`# v3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); T2-n;8t  
} XLe8]y=  
.}W#YN$  
template < typename T > ^a&-GhX;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .:?X<=!S&t  
  { MYgh^%w:  
  return OpClass::execute(lt(t)); )&R^J;W$M1  
} :r%H sur(  
R0dIxG%  
} ; `NqX{26GV+  
))Ws{  
d7 )&Z:  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug ]PQ] f*Ik>  
好啦,现在才真正完美了。 Y0`@$d&n  
现在在picker里面就可以这么添加了: GORu*[U8  
Y)*5M  
template < typename Right > Q@B--Omfh  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Ig9yd S-.  
  { 3n{'}SYyz  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); !QK ~l  
} sHC4iMIw  
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。 tmM8YN|  
\LX!n!@  
> <cK  
'BY{]{SL  
M>H4bU(  
十. bind _jkH}o '  
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。 bo^d!/ ;  
先来分析一下一段例子 HZ$q`e  
TG ,T>'   
fAMJFHW  
int foo( int x, int y) { return x - y;} Hd)z[6u8eT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 fNz*E|]8&  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 x!$Dje}  
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。 b"x[+&%i  
我们来写个简单的。 DoV<p?U  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: xi5/Wc6  
对于函数对象类的版本: O&=40"Dr  
TUeW-'/1  
template < typename Func > Of| e]GR  
struct functor_trait OE,uw2uaT  
  { nv WTx4oy  
typedef typename Func::result_type result_type; v/%q*6@  
} ; Qg]8~^ Q<  
对于无参数函数的版本: Al?LO;$Pa?  
b?&=gm%oU  
template < typename Ret > @)0-oa,u+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > w3j51v` 0'  
  { v@OyB7}  
typedef Ret result_type; }Ip"j]h  
} ; .BLF7> M1  
对于单参数函数的版本: }hT1@I   
}@Mx@ S  
template < typename Ret, typename V1 > k&\YfE3*  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 79J@`  
  { oYWcX9R  
typedef Ret result_type; yKR0]6ahA  
} ; cE x$cZRMI  
对于双参数函数的版本: bI^zwK,@4  
?H9F"B$a  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > )3i}(h0  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > r.e,!Bs  
  { (n{sp  
typedef Ret result_type; f3h&K}x  
} ; {Kp<T  
等等。。。  )]2yTG[  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy &JoMrcEZ  
%9|=\# G  
template < typename Func > :j/PtNT@  
struct func_return 0 `X%&  
  { ,j~ R ^j  
template < typename T > -C$Z%I7 0  
  struct result_1 _`!@  
  { md[FtcY\  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; &k3'UN!&Ix  
} ; Qi^MfHW  
LkFXUt?  
template < typename T1, typename T2 > fTi,S)F'  
  struct result_2 \~xOdqF/  
  { 8uME6]m i  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; b~ ?TDm7  
} ; 5*1wQlL  
} ; xh> /bU!>  
%l@Q&)f8e  
1Oo^  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 d#T8|#O"  
&?3?8Q\  
template < typename Func, typename aPicker > )>,b>7  
class binder_1 9/w'4bd  
  { h Ia{s)  
Func fn; 9frx60  
aPicker pk; *qg9~/  
public : &sL5 Pt_  
( 5 d ~0  
template < typename T > 1W;3pN  
  struct result_1 B$7m@|p!  
  { =ox#qg.5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; bIizh8d?  
} ; #;juZ*I  
B@*BcE?  
template < typename T1, typename T2 > (7 Mn%Jp  
  struct result_2 9Q :IgY?T  
  { 0c1}?$f[?%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ac.O#6&  
} ; SPsq][5eR  
;:*o P(9k  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} P<kTjG  
BmrP]3W?  
template < typename T > lGPC)Hu{`  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cFUYT$8>  
  { ?9vBn  
  return fn(pk(t)); CV4V_G  
} !U>"H8}dv  
template < typename T1, typename T2 > 5HG 7M&_  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ~1Tz[\H#R  
  { ,-CDF)~G=3  
  return fn(pk(t1, t2)); CpS' 2@6  
} $},:z]%D  
} ; j %TYyL-  
QY+#Vp<`  
5?;'26iC  
一目了然不是么? F.A<e #e?  
最后实现bind dGIu0\J\$  
n{BC m %  
Tc:W=\<  
template < typename Func, typename aPicker > e+y< a~N  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 9b]U&A$  
  { NH 'RU`U)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); _$ixE~w-!  
} P+}qaup  
?RpT_u  
2个以上参数的bind可以同理实现。 #EHBS~^  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 %hrv~=  
V"$t>pAG  
十一. phoenix 7v,>sX  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: EE}NA{b  
!a~x |pjJ  
for_each(v.begin(), v.end(), LOnhFX   
( *|t]6!aVLS  
do_ b V9Z[[\  
[ l7s=b4}c  
  cout << _1 <<   " , " eaX`S.!jR  
] i"rMP#7  
.while_( -- _1), :m&`bq  
cout << var( " \n " ) 9Biw!%a  
) cJA :vHyw  
); J~_p2TZJ\3  
Q`vyDoF  
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: =rBFMTllM  
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 H <1?<1^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l m  
那么我们就照着这个思路来实现吧: I.8|kscM  
]Rj"/(X,  
DGd&x^C  
template < typename Cond, typename Actor > 2#(7,o}Y5  
class do_while COHJJONR  
  { WHNb.>  
Cond cd; nZ bg  
Actor act; VBH[aIW  
public : ~HYP:6f  
template < typename T > . \d0lJSr  
  struct result_1 Q5<vK{  
  { .R gfP'M  
  typedef int result_type; rmabm\QY  
} ; 8m1zL[.8g  
VuPET  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} RChY+3,L)  
i3%~Gc63  
template < typename T > j2P|cBXu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const pbzbh&Y  
  { N Dg]s2T  
  do 3?%kawO&  
    { 4O`h%`M  
  act(t); X*JD  
  } SRD&Uf0M  
  while (cd(t)); kyjH~mK4  
  return   0 ; :9`1bZ?a  
} PR'FSTg  
} ; f9Xw]G9  
6=g7|}  
>WDpBn:  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ho20> vw#  
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。 xsTxc&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。 # _7c>gn  
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。 ]OrFW4tiE  
下面就是产生这个functor的类: 62 _$O"  
)KuvG:+9W  
:RQ[(zD]  
template < typename Actor > Q&#:M>!|  
class do_while_actor QVH_B+ Q  
  { ~ZNhU;%YW  
Actor act; O.E0LCABC  
public : p)jxqg  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Yo(B8}?0!  
Sy'>JHx  
template < typename Cond > kb:C>Y8!sC  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 3?XLHMxW  
} ; j<KC$[Kt  
=z/F=1^<  
Imw x~eo  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 kwL) &@  
最后,是那个do_ O9_YVE/-]  
xY S%dLE"  
z3C^L  
class do_while_invoker J50 ~B3bj`  
  { _tk5?9Ykn  
public : XZInu5(  
template < typename Actor > 3XnXQ/({  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const f3N:MH-c  
  { 6a?y $+pr  
  return do_while_actor < Actor > (act); *Vl =PNn-  
} Tpukz_F  
} do_; i njmP9ed  
' XF`&3 i  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F^YIZ,=p!  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 X*"K g  
最后来说说怎么处理break和continue 95Qz1*TR  
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。 a~* V  
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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