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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda u-j$4\'  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 w{K_+}fAC  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ^b;.zhp8;N  
8!me$k&  
D4n ~ 2]  
]Rnr>_>x;  
  class filler Z'WoChjM  
  {  ;{BELv-4  
public : 2={`g/WeE  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} u;~/B[  
} ; sEe^:aSN  
<J{VTk ~  
GIo&zPx  
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: 5x4JDaG2  
E+>Qpy  
 z{``v|K  
6!Ji-'\"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ;2)@NH  
t1g)Y|@d  
A(Ugam~}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 J h M.P9  
~2V|]Y;s  
`<y2l94tL  
*"O7ml]  
二. 战前分析 ./[%%"  
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。 cRT@Cu  
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 IR(JBB|xNQ  
GJ ZT~  
QF'N8Kla  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [P)HVFy|l  
  /* --------------------------------------------- */ (tx6U.Oy  
vector < int *> vp( 10 ); 9dJARSUuF  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hM/|k0YV  
/* --------------------------------------------- */ 8WZM}3x$f{  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E7oL{gU  
/* --------------------------------------------- */ d1``} naNw  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); cm6cW(x6  
  /* --------------------------------------------- */ y!mjZR,&  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Y%|f<C)lx2  
/* --------------------------------------------- */ VoWlBH  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); ^l7u^j  
4[Hf[.  
5Ee%!Pk  
\@GA;~x.b  
看了之后,我们可以思考一些问题: :=T+sT~  
1._1, _2是什么? &JtK<g  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 -+#\WB{AI  
2._1 = 1是在做什么? <8+.v6DCd  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 C:0Ra^i ?L  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 DE^{8YX,  
K.",=\53  
HPg@yx"U  
三. 动工 80&JEtRh  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: %W+*)u72(  
!d&K,k  
;6U=fBp7<  
K82pWpR  
template < typename T > EUu"H` E+  
class assignment sZFjkfak  
  { M@E*_U!U  
T value; *(PGL YK  
public :  l}5@6;}  
assignment( const T & v) : value(v) {} yO]Vex5)  
template < typename T2 > GFYAg  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } k3}|^/bHJ  
} ; op/HZa  
0}PW<lU-  
7^ITedW@  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 >|/NDF=\s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 7Xw;TA  
# ~} 26  
bezT\F/\  
uv/I`[@HK8  
  class holder F(Pe@ #)A  
  { Jj8z~3XnJ  
public : im Zi7o  
template < typename T > 3uZY.H+H  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ^j0Mu.+_  
  { ~kD/dXt  
  return assignment < T > (t); (lTM5qC  
} 0 j:8 Ve  
} ; wbyY?tH  
nz3j";d  
p'0jdb :S  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: \=kH7 !  
T\{ on[O  
  static holder _1; *}-X '_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 I_6?Q^_uZ  
<_dyUiT$J  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Yo/U/dB  
而不用手动写一个函数对象。 \|F4@  
hJ (Q^Z  
5IOOVYl  
`|X E B  
四. 问题分析 [V|,O'X ~  
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。 rh5R kiF~  
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。 lF2im5nZ?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >8"oO[U5>  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 /XeDN-{  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 0k@4;BYu  
&BY%<h0c  
五. 问题1:一致性 V}. uF,>V  
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?| d(3F:dbk  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 AE={P*g  
8V`NQS$  
struct holder 9TIyY`2!  
  { h3Nwxj~E  
  // ms{:=L2$$  
  template < typename T > Kyt.[" p  
T &   operator ()( const T & r) const 1XSA3;ZEc  
  { 9%S{fd\#  
  return (T & )r; y< W?hE[  
} 5x(`z   
} ; AjKP -[  
J;W(}"cFq  
这样的话assignment也必须相应改动: x%pC.0%  
g{.>nE^Sc5  
template < typename Left, typename Right > :!Wijdq  
class assignment I?YTX  
  { Dd-;;Y1C  
Left l; Sf);j0G,D  
Right r; w17\ \[  
public : peCmb)>Sa  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <H<5E'm  
template < typename T2 > SpPG  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } an_qE}P  
} ; Jkzt=6WZ0  
L$=@j_V2  
同时,holder的operator=也需要改动: ]( V+ qj  
[R+zzl&Zw  
template < typename T > }S<2({GI  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const LZch7Xe3  
  { jJk M:iR  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); D9zw' R Y  
} rlT[tOVAY  
XSyCT0f08  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 lhw]?\  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 gh=s#DQsFw  
Z4A a  
return l(rhs) = r; 1sl^+)z8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J]UlCg  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %_0,z`f  
k_/hgO  
template < typename Tp > IT! a)d  
class constant_t &I Iw>,,  
  { 1mhX3  
  const Tp t; (Z"QHfO'  
public : [HI&>dm=$  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ]wh8m1  
template < typename T > LTj;e[  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const fu?5gzT+b  
  { nF~</>  
  return t; ,Xs%Cg_Ig  
} vo )pT  
} ; 4!p ~Mr[E  
7Fw`s@/%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 u*B.<GmN  
下面就可以修改holder的operator=了 .j:.?v  
fzO4S^mTo8  
template < typename T > AFcsbw  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const CP_ ?DyWU  
  { cTu7U=%  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); xT70Rp(2po  
} k$UgTZ  
!4GG q  
同时也要修改assignment的operator() Pk9s~}X  
}hrLM[  
template < typename T2 > s\i=-`  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } G;_QE<V~_  
现在代码看起来就很一致了。 iwWy]V m7  
AVVL]9b_2  
六. 问题2:链式操作 A"x1MjuqLM  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gvvl3`S{  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 zvf:*Na")  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ;F9<Yv  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 b }S}OW2  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #mlTN3   
Zq=t&$*  
template < typename T > Ug_5INK  
struct result_1 yn<H^c  
  { FL% GW:  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CnruaN@  
} ; ?jbE3fW  
*( YtO  
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: Yr@_X  
2ME"=! &5  
template < typename T > 0JQy-hpF  
struct   ref :_JZn`Cab  
  { lS]<~  
typedef T & reference; $3S6{"  
} ; j89|hG)2  
template < typename T > tRRPNY  
struct   ref < T &> LuY`mi  
  { ?Y+xuY/t  
typedef T & reference; ot]eaad  
} ; H1_XEcaM+*  
s|rlpd4y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: (__=*ew  
K]' 84!l  
template < typename T > p8K4^H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const hm3,?FMbq  
  { jIJVl \i]  
  return l(t) = r(t); 0l3v>ty  
} 9)0AwLlv  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 !Rk1q&U5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 *vv <@+gA  
pA)!40kz  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 "}Kvx{L8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p 2x OjS1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 s (|T@g  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 *@o@>  
最后的布局是: !R;P"%PHV  
                Add n={} ='  
              /   \ Jfa=#`    
            Divide   5 i$;GEM}tv  
            /   \ ozH7c_ <  
          _1     3 WRU/^g3O@'  
似乎一切都解决了?不。 @3KVYv,q  
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。 v#&r3ZW0  
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。 ]#R'hL%f  
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: ,!t1( H  
B04%4N.g"X  
template < typename Right > %41dVnWB^4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 6l&m+!i  
Right & rt) const & i"33.#]  
  { jm&?;~>O  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); I2kqA5>)j  
} JbpKstc;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 -/|O*oZ  
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。 I7TdBe-  
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。 2Fi>nJ  
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。 0/hX3h  
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。 *I%r   
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? jC+>^=J(  
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: SjD,  
iY"I:1l.  
template < class Action > mN +~fu h  
class picker : public Action j[NA3Vj1P  
  {  {Uxa h  
public : !3U1HS-i62  
picker( const Action & act) : Action(act) {} 9XWF&6w6yf  
  // all the operator overloaded h Vz%{R"  
} ; c:I1XC  
yveyAsN`B  
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。 Yf.H$L  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: uW%7X2K  
^@l_K +T  
template < typename Right > f Z$<'(t  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const /]%,C   
  { u^a\02aV[  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ya5a7  
} #3u3WTk+  
8+Al+6d|!  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > .B*Yg<j  
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。 hu~02v5  
EquNg@25W  
template < typename T >   struct picker_maker {%D!~,4Ht  
  { `%AFKmc^;  
typedef picker < constant_t < T >   > result; |57KTiiNLI  
} ; /{YUM~  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > >0)E\_ u  
  { YM{Q)115  
typedef picker < T > result; ;y<)RM  
} ; &N1C"Eov?  
&b,.W; +  
下面总的结构就有了: C0/s/p'  
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。 Ht? u{\p@  
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。 udtsq"U_%  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 X5 lB],t"=  
至此链式操作完美实现。 SdC505m0*  
l|O^yNS  
8=gr F  
七. 问题3 :Q2\3  
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。 8~RUYsg  
]W<E#^  
template < typename T1, typename T2 > I=D{(%+^d  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const PN2\:l+`  
  { fC xN!  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); A> +5~u  
} dgd&ymRm :  
X +;Q=  
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: Iu|G*~\  
~6U@*Svk  
template < typename T1, typename T2 > I@cKiB  
struct result_2 Rg)\o(J  
  { 9 U1)sPH;  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; <kn#`w1U'  
} ; [UNfft=K3P  
GiHJr1  
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? Jx-^WB  
这个差事就留给了holder自己。 (HLy;^#R  
    1w+On JI?  
V'c9DoSRI\  
template < int Order > ]@l~z0^|[_  
class holder; H(Mlf  
template <> V5KAiG<d  
class holder < 1 > hw_7N)}  
  { eC9~ wc  
public : RTA9CR)JP4  
template < typename T > Bx E1Ky8@A  
  struct result_1 }llzO  
  { v0X5`VV  
  typedef T & result; ^]'p927  
} ; *-Lnsi^7v  
template < typename T1, typename T2 > ,qiS;2(  
  struct result_2 r!Eo8C  
  { )U<4ul  
  typedef T1 & result; yN{Ybp  
} ; y$*?k0=ZX  
template < typename T > PNT.9 *d  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w|Zq5|[  
  { aEXV^5;,pJ  
  return (T & )r; \#tr4g~u  
} qfC9 {gu  
template < typename T1, typename T2 > 0J$wX yh  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4}580mBc  
  { f: 7Y  
  return (T1 & )r1; ++,mM7a  
} ZeWHSU  
} ; TuIeaH%x  
8i-?\VZD  
template <> TW3:Y\p  
class holder < 2 > wgLS9.  
  { LU?#{dZ  
public : CvQ LF9|  
template < typename T > z-7F,$  
  struct result_1 P%Q}R[Q  
  { kGc)Un?'{U  
  typedef T & result; }E>2U/wpXY  
} ; Km+29  
template < typename T1, typename T2 > fhH* R*4  
  struct result_2 $ }B"u;:SU  
  { H/)=  
  typedef T2 & result; A ,LAA$  
} ; C+5^[V  
template < typename T > dUb(C1h  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const L8bq3Q'p  
  { "%f>/k;!h.  
  return (T & )r; OFRzzG@  
} k% In   
template < typename T1, typename T2 > JB%6G|Z  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ip>dHj z  
  { IZAbW  
  return (T2 & )r2; GmAE!+"  
} apY m,_  
} ; u8o7J(aQsR  
9\Xl 3j!  
3M1(an\nW  
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> >。 e1<28g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: "a,Tc2xk  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: @Zq,mPaR$  
_LK>3S qd  
return l(i, j) = r(i, j); MIR17%G  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) }ZYK3F  
r4D66tF  
  return ( int & )i; _R5^4-Qe  
  return ( int & )j; ;F5B)&/B  
最后执行i = j; ,\=u(Y\I[  
可见,参数被正确的选择了。 1>1|>%  
{'!D2y.7g  
2lp.Td`{  
HNh=igu  
;quGy3  
八. 中期总结 3ZZJYf=  
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: snEkei|0  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 D ^ &!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 `J-"S<c?_  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ' > \*  
[dzb{M6_  
jNIM1_JjD  
'6/uc:zv  
~NTpMF  
aD&10b9`  
九. 简化 efbt\j6@%2  
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。 CJu;X[6  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 fA 3  
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: yS3x))  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 Sl$dXB@  
  +-*/&|^等 pp{);  
2. 返回引用。 U-lN_?  
  =,各种复合赋值等 uq 6T|Zm  
3. 返回固定类型。 -y/?w*Cx  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) [j!0R'T  
4. 原样返回。 fptW#_V2  
  operator, iww h,(  
5. 返回解引用的类型。 S [u <vHy  
  operator*(单目) )>[(HxvfJU  
6. 返回地址。 d>AVUf<o~  
  operator&(单目) n]o+KT\  
7. 下表访问返回类型。 5cfzpOqr0  
  operator[] C*gSx3OG  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 lO9>?y8.y  
  operator<<和operator>> Yd<~]aXM   
-d[x 09  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 S`6'~g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n `n3[  
72{kig9c  
template < typename Left > NK4ven7/  
struct value_return 4\$Ze0tv  
  { /60[T@Mz  
template < typename T > ;^*^ :L  
  struct result_1 {:oZ&y)Ac  
  { *508PY  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; =Q|}7g8o  
} ; 9 /zz@  
NF a ;  
template < typename T1, typename T2 > *U8#'Uan  
  struct result_2 +f7?L]wzic  
  { ivagS\Q  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; zm~~mz A  
} ; C>MoR3]  
} ; 22*t%{(  
I|LS_m  
z$<6;2  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait {?jdPh  
4sJx_Qi  
下面我们来剥离functor中的operator() Y^!40XjrD  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 9iOlR=-*  
L;`4"  
return l(t) op r(t) H?~u%b@   
return l(t1, t2) op r(t1, t2) @qe>ph[UA  
return op l(t) 43)9iDmJ8<  
return op l(t1, t2) )RkU='lB "  
return l(t) op yNT2kB'  
return l(t1, t2) op _cJ{fYwYU  
return l(t)[r(t)] E8j9@BHU[r  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] i ;tA<-$-  
3jn@ [ m  
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: %-*vlNC)  
单目: return f(l(t), r(t)); *K98z ?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); tEEhSG)s%  
双目: return f(l(t)); M84LbgGM%  
return f(l(t1, t2)); a-} %R  
下面就是f的实现,以operator/为例 05zHLj  
~XxD[T5  
struct meta_divide C= m Y  
  { D-~Jj&7  
template < typename T1, typename T2 > b:3hKW  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zk/!#5JtK  
  { $e;!nI;z  
  return t1 / t2; *.+>ur?t  
} 0F3>kp4u  
} ; Ab"uN  
h1kPsgzR  
这个工作可以让宏来做: |l? ALP_g  
C0fA3y72  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ =ddx/zN  
template < typename T1, typename T2 > \ p}.b#{HJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; n=SZ8Rj7  
以后可以直接用 ,G:4H%?  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Pz)QOrrG~  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 87Uv+((H  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 2%<jYm#'z-  
}?~uAU-  
O}`01A!u;  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 :aqh8b v  
\|pAn  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > k1U~S`>$  
class unary_op : public Rettype c@^:tB  
  { F@*lR(4C  
    Left l; ?% X9XH/!  
public : `%XgGHiE  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^kD? 0Fm  
^VIUXa  
template < typename T > G9a%N  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^(\Gonf<  
      { vX/A9Qi,U.  
      return FuncType::execute(l(t)); 8k1 r|s@d  
    } ygW@[^g  
'f}S ,i +q  
    template < typename T1, typename T2 > ]p*) PpIl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const :fYwFD( 9  
      { @r]s9~Lx9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 48ma&f;  
    } =qtoDe  
} ; iy#OmI>j  
YJ^ lM\/<  
h]MVFn{  
同样还可以申明一个binary_op -5cH$]1\  
bGi_", 8  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > !bcbzg2d&  
class binary_op : public Rettype )ra66E  
  { ,1[??Y  
    Left l; 3.0c/v5Go  
Right r; )c'>E4>  
public : {e%abr_B  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} LJ/qF0L!H  
_tReZ(Vw  
template < typename T > !TOi]`vqc  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const f0`' i[  
      { s4gNS eA  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UvZ@"El  
    } ;a3nH  
,4Fqvg  
    template < typename T1, typename T2 > pG( knu  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y9L#@   
      { WhZaq  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); B#?2,  
    } n2{{S(N  
} ; @."o:K  
I PVzV\o  
BR^J y<^F'  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |3s&Y`x-D  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 k4$q|x7+%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) KY`96~z  
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。 xN m32~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _0*>I1F~  
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。。。 B -~&6D,  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 -k <9v.:  
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) y<1$^Y1/)  
下面是修改过的unary_op Z&w^9;30P  
kN j3!u$  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > V"H 7zx  
class unary_op NoO+xLHw8  
  { 1mJ_I|98  
Left l; uvDoo6'  
  1bJ]3\  
public : ~snF20  
PS(j)I3  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} n+qVT4o  
& fSc{/  
template < typename T > E)O|16f|>  
  struct result_1 K) `:v|d  
  { 1 j12Qn@]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; bez'[Y{  
} ; R5eB,FN  
-t 6R!ZI  
template < typename T1, typename T2 > p,iCM?[|  
  struct result_2 q83~j `ZJ$  
  { &@HNz6KO  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; +z=%89GJ  
} ; Dsj|~J3  
~y2)&x  
template < typename T1, typename T2 > S[ ~O')  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cN WcNMm  
  { =/g$bZ  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Ydh<TF4!  
} 9J7J/]7f  
"b>KUzuYT  
template < typename T > d%lHa??/ h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =*g$#l4  
  {  l}0V+  
  return OpClass::execute(lt(t)); l-S'ATZ0p  
} T5azYdzJy  
QG|GXp_q`  
} ; U>_IYT  
],F}}pv  
w2d]96*kQe  
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 XU_,Z/Yw_  
好啦,现在才真正完美了。 <.WM-Z  
现在在picker里面就可以这么添加了: zNny\Z  
M7DLs;sD  
template < typename Right > PiQkJ[  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const S&3X~jD(1  
  { Dk`4bYK  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 43>9)t  
} &'(a$ S>v  
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+d.%qhc  
[2'm`tZL  
v1nQs='  
Fi'M"^:r {  
z]c,} Q  
十. bind Q)Iv_N/  
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。 2]D$|M?$~  
先来分析一下一段例子 /c@*eU  
>7nV$.5S  
5e)6ua,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2 {e dW+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7-d}pgVK  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 {OO*iZ.O  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 OK-sT7But  
我们来写个简单的。 E69:bQ94u  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: PZuq'^p  
对于函数对象类的版本: (/U)> %n  
Jq$_=X&  
template < typename Func > l Io9,Ke  
struct functor_trait 2f19W# '0  
  { 5L-lpT8P  
typedef typename Func::result_type result_type; [0u.}c;(  
} ; EmX>T>~#D  
对于无参数函数的版本: .?rbny  
_ }E-~I>  
template < typename Ret > %j'G.*TD  
struct functor_trait < Ret ( * )() > #2Pr Gz]  
  { *N-;V|{  
typedef Ret result_type; U~:N^Sc  
} ; U!&_mD# c  
对于单参数函数的版本: UzgA26;  
v /R[?H)  
template < typename Ret, typename V1 > b0@>xT  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > uu}`warW  
  { JF~1' "_f:  
typedef Ret result_type; c62dorDqy  
} ; d>%gW*  
对于双参数函数的版本: oX'0o 'c  
+0XL5( '2  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =db'#m{$  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > I@0z/4H``  
  { zoZ<)x=;  
typedef Ret result_type; ic*->-!  
} ; iHAU|`'N)  
等等。。。 b7B+eN ?z  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy :}y9$p  
Ap5}5 ewM  
template < typename Func > |[S90Gw]  
struct func_return  hv+|s(  
  { 4q>7OB:e  
template < typename T > pOC% oj  
  struct result_1 f64(a\Rw!^  
  { M1oPOC\0.  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; $hkq>i \  
} ; 5D,.^a1 A  
b4>``n  
template < typename T1, typename T2 > m\>|C1oRy  
  struct result_2 q0,kDM66   
  { NO-k-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; LHh5 v"zjG  
} ; vQ:wW',i  
} ; G' Blp  
D.'h?^kA  
JD6aiI!Su  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 C5P$ &s\  
w8O" =},  
template < typename Func, typename aPicker > IY=/` g  
class binder_1 AXwaVLEBQ  
  { NS`07#z^  
Func fn; n(g)UNx  
aPicker pk; T~BA)![  
public : YT>KJ  
z{S:X:X  
template < typename T > xfjd5J7'  
  struct result_1 UMV)wy|j  
  { @;vNX*-J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; z{9=1XY  
} ; % Y~>Jl  
dsJm>U)  
template < typename T1, typename T2 > N0i!l|G6  
  struct result_2 w OI^Q~  
  { 1y J5l,q  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; (Uk>?XAr  
} ; xc9YM0B&  
@@I7$*  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} s~*}0-lS  
9Ycn0  
template < typename T > xJ{_qP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v??TJ^1  
  { 3jjMY  
  return fn(pk(t)); r-}-C!  
} 0}{'C5  
template < typename T1, typename T2 > ,7W:fwdR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {( #zcK  
  { bu>qsU3  
  return fn(pk(t1, t2)); $B;_Jo\|  
} WJ |:kuF  
} ; f`jc#f5+'  
nVE9^')8V  
MtS3p>4  
一目了然不是么? v2Bzx/F:  
最后实现bind dBSbu=^$)  
bB!#:j>(v  
8) N@qUV  
template < typename Func, typename aPicker > .N,&Uv-  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) "- 31'R-  
  { T.REq4<  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); j9d!yW  
} >I}9LyZt  
xl(@C*.sC1  
2个以上参数的bind可以同理实现。 `s|]"'rX  
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。 L*h{'<Bz  
}Ov ^GYnn  
十一. phoenix >-.e AvD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: !v|FT. T`  
O~!T3APGU  
for_each(v.begin(), v.end(), j%L&jH 6@  
( fmfTSN(Q~`  
do_ VIC0}LT0R  
[ Z&Y=`GOI  
  cout << _1 <<   " , " $<nCXVqL,  
] %@Oma  
.while_( -- _1), W3r?7!~  
cout << var( " \n " ) Kv37s0|g  
) g:7,~}_}^  
); j~E",7Q'  
K<4Kk3  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: }lP;U$  
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 'OkGReKt  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 xe4Oxo  
那么我们就照着这个思路来实现吧: DZ$` 4;C[  
W#'c 5:m 4  
VA] e  
template < typename Cond, typename Actor > 1TS0X:TCn  
class do_while jCioE  
  { -`b8T0?oK  
Cond cd; (Glr\q]jF\  
Actor act; =w$tvo/  
public : /J3ZL[o?Q  
template < typename T > r X'*|]  
  struct result_1 JTU#vq:TY  
  { vAb^]d   
  typedef int result_type; FOwnxYGVf  
} ; {sVY`}p|  
7a4o1;l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} <IJu7t>  
l[Q:}y  
template < typename T > >&,[H:Z  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $P z`$~  
  { izgp*M,  
  do @%/]Q<<q  
    { ~]HN9R^&  
  act(t); "{D6J809  
  } ritBU:6  
  while (cd(t)); vb Y3;+M>  
  return   0 ; &;i "P  
} 7O5`v(<9n>  
} ; A#8q2n270*  
[AU II*:}  
t_z,>,BqJ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). e~l#4{w  
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。 =U8Ek;Drp  
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。 8:=n*  
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。 uhyj5u)  
下面就是产生这个functor的类: \u,}vpp z  
t.T UmJ  
=m89z}Ot  
template < typename Actor > !Ucjax~  
class do_while_actor $+JS&k/'m  
  { {n#k,b&9B  
Actor act; E>b2+;Jv  
public : 9,uhf b^]  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} Vj<:GRNQ,d  
e^p +1-B  
template < typename Cond > N|N3x7=gs  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; fmqb` %  
} ; KWAb-yB  
7ELMd{CD  
">f erhN9  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 &LO"g0w  
最后,是那个do_ aj8A8ma*}  
+T/FeVQ  
q<y#pL=k"*  
class do_while_invoker W1fW}0   
  { ~5Pb&+<$  
public : 6E(Qx~i L  
template < typename Actor > Y8M]Lwj  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const }En  
  { !+>v[(OzM  
  return do_while_actor < Actor > (act); qm/Q65>E  
} L86n}+ P\  
} do_; E)Gw0]G  
O[tvR:Nh  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q!- 0xlx  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P-F)%T[  
最后来说说怎么处理break和continue 3LDS Z1f  
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。 --;@2:lg{  
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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