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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda bkSI1m3  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 }~bx==SF6!  
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, ln*_mM/Q%  
'7ps_pz  
;XDGlv%  
OGGuVY  
  class filler 7.!`c-8 u  
  { fEYo<@5c]  
public : |K11Woii  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ?E|be )  
} ; =K`]$Og}8  
FJC}xEMcN  
*D:"I!Ho  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: &`}8Jz=S  
T/YvCbo  
2`V[Nb  
`U6bI`l  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); H vezi>M  
PpWn+''M  
SJd,l,Gg)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 i4g99Kvl  
XT<{J8 0z  
s4kkzTnXE3  
y7LT;`A  
二. 战前分析 Rct=v DU  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 zjlo3=FQX[  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 R;3Tyn+  
c)Ep<W<r1  
.KX LWH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ;z3w#fNMv  
  /* --------------------------------------------- */ tEC`-> |  
vector < int *> vp( 10 ); Xt%>XP  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WVkJ=r0Ny  
/* --------------------------------------------- */ ;qwN M~  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); >ZjGs8&  
/* --------------------------------------------- */ C0#"U f  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); X ^\kI1  
  /* --------------------------------------------- */ lr-:o@q{  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /2jw]ekQ'  
/* --------------------------------------------- */ Y?b4* me  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0<4Sw j3s7  
m! H7;S-(  
#>[5NQ;$'  
p(`?y:.3  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2[e^mm&.   
1._1, _2是什么? ge@KopZ&  
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。 kE*OjywN  
2._1 = 1是在做什么? MET"s.v  
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。 "U6:z M  
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。 +u[?8D7Y  
zSM;N^X8?  
Vv<Tjr  
三. 动工 hn p-x3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: =0gfGwD{  
hrZ=8SrW  
se,0Rvkt  
7$/%c{o  
template < typename T > idLCq^jnJ  
class assignment HyX:4f|]'  
  { rZSX fgfr  
T value; -)dS`hM  
public : Lr;PESV  
assignment( const T & v) : value(v) {} lMW4SRk1C  
template < typename T2 > yw{;Qm2\7  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C?h`i ^ >2  
} ; pQ/ bIuq  
#nS[]UbwZ  
0*umf .R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 yG%<LP2p@f  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment W%.ou\GN^t  
%@4/W  N  
A\S1{JrR  
MRZ/%OZ.  
  class holder mok%TK  
  { cJQ&#u  
public : 1-6[KBQ8  
template < typename T > S`v+rQjW  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const FaVeP%v  
  { yD n8{uI  
  return assignment < T > (t); /`"&n1  
} I[$SVPe#  
} ; ocbNf'W;  
N-9qNLSP  
@*}?4wU^k  
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: zJCm0HLJ  
f:6%DT~a&C  
  static holder _1; Wgr`)D  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 3.vQ~Fvl  
(}:n#|,{M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A;g{H|  
而不用手动写一个函数对象。 3Hg}G#]WS  
7x ?2((   
cy+EJq I  
#ekz>/Im*  
四. 问题分析 ^,;AM(E  
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。 M(+;AS?;  
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。 ZZJXd+Q}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ;s(uaC3  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 v@KP~kp  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 5Rc^5Nv  
48  |u{  
五. 问题1:一致性 e_{!8u.+  
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?| 7HkQ|~zGT  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 Js( "H  
;?`l1:C5)  
struct holder ?5yj</W  
  { gY=Ry=w9  
  // SFdSA4D"  
  template < typename T > nL[ zXl  
T &   operator ()( const T & r) const }G50?"^u  
  { (K>=!&tlp=  
  return (T & )r; yxpDQ O~x  
} vs|_l!n3  
} ; N)rf /E0  
FJj #  
这样的话assignment也必须相应改动: $F,&7{^  
mhXSbo9w-  
template < typename Left, typename Right > AT6:&5_`  
class assignment *wOuw@09  
  { :>t^B+  
Left l; Q|+g= |%^  
Right r; b5v6Y:f&fK  
public : q%Fc?d9  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Ad@Odx=o*R  
template < typename T2 > y?1<7>L5~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } QxjX:O  
} ; _=\=oC  
/e0cx:.w  
同时,holder的operator=也需要改动: \h&ui]V  
:1O1I2L0  
template < typename T > 0-9.u`)#yu  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Z;XiA<|  
  { AvNU\$B4aG  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); |y*-)t  
} ;& PK6G  
G L> u3K  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 .;'3Roi  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 3n=`SLj/a  
s?2DLXv}!  
return l(rhs) = r; m@_m"1_;  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 lv* fK  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: V>2mz c  
0B;cQSH!q  
template < typename Tp > s, 8a1o  
class constant_t G\U'_G>  
  { clwJ+kku@  
  const Tp t; w|uO)/v  
public : sMikTwR/^  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} O73 /2=1V  
template < typename T > c T!L+z g  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const S24wv2Uw i  
  { ZPISclSA+  
  return t; \\WIu?  
} i{$h]D_fD  
} ; ,z1fiq  
DG&[.dR+  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 kZ0|wML8  
下面就可以修改holder的operator=了 bxS+ R\  
UW%.G  
template < typename T > gtBnP~zT\B  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const D=Pv:)*]  
  { a V4p0s6ZZ  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); u*<G20~A  
} L,XWX8  
jb~/>I^1  
同时也要修改assignment的operator() h]#wwJF  
&!kr &g#]  
template < typename T2 > =eXJZPR  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } gDmwJr  
现在代码看起来就很一致了。 "^~>aVuXf  
7D;g\{>M  
六. 问题2:链式操作 j3W)5ZX  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "F*'UfOwrZ  
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。 @?w8XHEa|  
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。 ~x>?1K  
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\l@U\  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ~$zodrS9  
Uv-xP(X  
template < typename T > :V%XEN)  
struct result_1 UO& p2   
  { |^ao,3h#  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .i7bI2^  
} ; ^r7-|  
 !lf:x  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: 5 E%dF9q  
|Ki\Q3O1  
template < typename T > IkU:D"n7  
struct   ref I#]$H#}Av  
  { m,~ @1  
typedef T & reference; jZm57{C#*?  
} ; }a(x L'F  
template < typename T > Y2DR oQ  
struct   ref < T &> NY5?T0/[  
  { K,>D%mJ  
typedef T & reference; ?5%|YsJP_  
} ; {&'u1yR  
6[h 3pb/m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 4DL;/Z:  
T4\F=iw4  
template < typename T > ^XV=(k;~bX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const *N0R3da  
  { 1,p[4k~Ww  
  return l(t) = r(t); S >PTD@  
} Lmy ^/P%  
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。 ugM,wT&~Y  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 H-Uy~Ry*T  
WH.5vrY Z  
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 M~/%V NX  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ? U:LAub  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 kQR kby  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 K#=)]qIk  
最后的布局是: HS|X//]  
                Add N{]|!#  
              /   \ {e4ILdXM  
            Divide   5 f!`,!dZgkd  
            /   \ 4MVa[ 0Y  
          _1     3 `hD\u@5Tw  
似乎一切都解决了?不。 2VOdI  
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。 (9N75uCa  
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。 wn'_;0fg  
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: }ug|&25D  
.TN9N  
template < typename Right > hi>sDU< x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const <}c`jN!z.  
Right & rt) const <y(uu(c  
  { F<y5zqGy@  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ELp @/c=Wr  
} 2WjQ-mM#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $IL7c]Gw  
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。 eCY gi7?  
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。 *pMgjr  
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。 9w -t9X>X  
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。 :@TfhQV_=Q  
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? 1*eWo~G  
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: Tc6H%itV  
PrIS L[@  
template < class Action > !b"#`O%`  
class picker : public Action 6g*B=d(j  
  { cH()Ze-B  
public : yfS`g-j{~  
picker( const Action & act) : Action(act) {} */Oq$3QGsV  
  // all the operator overloaded vj I>TIy  
} ; w0x%7mg@  
UW+|1Bj_:  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 R{~Yh.)~  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: T!uK _  
fiSc\C~  
template < typename Right > cvpcadN[  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const E3#}:6m  
  { a;eV&~  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Kc=&jCn  
} ~y+QL{P4~  
%C%~f {4  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > T`{W$ 4XS  
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。 uj$b/I>.'  
t)74(  
template < typename T >   struct picker_maker X I\zEXO  
  { YCwfrz  
typedef picker < constant_t < T >   > result; uE~? 2G  
} ; j+:q:6=  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > lm}mXFf#  
  { &eQF[8 ,  
typedef picker < T > result; B Mh 949;  
} ; uh UC m  
lHwQ'/r  
下面总的结构就有了: d18%zY>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 F/[vg  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ^'=J'Q  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 I\O<XJO)_  
至此链式操作完美实现。 NZ/>nNs  
/>(e.)f  
1}mI zrY  
七. 问题3 oc,a  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 6elmLDMni\  
*5iNw_&  
template < typename T1, typename T2 > ir<HC 'D[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]<mXf~zg  
  { dm1W C:b  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); tWYKW3~]  
} N5 SK_+  
AD4KoT&  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: q9w6 6R  
k9`Bi`wp  
template < typename T1, typename T2 > '{j.5~4y  
struct result_2 z#*w Na&@[  
  { xtyzy@)QL  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; MoN;t;  
} ; bZk7)b;1o  
RSG\3(  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? h >w4{u0  
这个差事就留给了holder自己。 }tT"vCu  
    QfJ?'*  
P ?dE\Po7  
template < int Order > 0[g8  
class holder; /i|T\  
template <> R_ojK&%  
class holder < 1 > b>AFhj:  
  { KwOn<0P  
public : dV<|ztv  
template < typename T > ;Y#~2eYCz  
  struct result_1 bNR}Mk]?  
  { ~WK>+T,%  
  typedef T & result; "q4c[dna  
} ; , KF>PoySA  
template < typename T1, typename T2 > ? &ew$%  
  struct result_2 EoqUFa,  
  { =h^cfyj  
  typedef T1 & result; }!b9L]  
} ; ]%m0PU#  
template < typename T > q bb:)>  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const w `6qT3v  
  { ZKyK#\v<  
  return (T & )r; G<,@|6"w  
} f_X]2in  
template < typename T1, typename T2 > '/kSUvd  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const FMB\$(g  
  { oop''6`C%  
  return (T1 & )r1; IC>OxYg*  
} k.>*!l0  
} ; `6`NuZ*6g  
hHF YAh   
template <> j8?z@iG  
class holder < 2 > 4lH$BIAW  
  { dIe-z7x  
public : O.e^? ysp/  
template < typename T > =]yJvn"  
  struct result_1 Q4r)TR,  
  { MCU{@ \?Xf  
  typedef T & result; Fku9hB  
} ; 9:CJl6~N)#  
template < typename T1, typename T2 > |i5A F\w  
  struct result_2 nC^?6il  
  { 2>0[^ .;"  
  typedef T2 & result; j8 nG Gx  
} ; g,U~3#   
template < typename T > MjNCn&c  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %>}6>nT#  
  { $}r*WZ  
  return (T & )r; M%+l21&  
} >l{<p(  
template < typename T1, typename T2 > h|"98PI  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cAIMt]_  
  { ZurQr}  
  return (T2 & )r2; 4]RGLN  
} iPX6 r4-  
} ; JzMPLmgG/  
 FqAW><  
d9h"Q  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 -8; ,#  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1tU}}l  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: *_}|EuY  
8;/`uB:zV  
return l(i, j) = r(i, j); )h&s.k  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) bvzeU n  
x;89lHy@e  
  return ( int & )i; o&)O&bNJ  
  return ( int & )j; {;]:}nA  
最后执行i = j; Q[`J=  
可见,参数被正确的选择了。 /~V .qisZ  
<@ D`16%&  
'm9f:iTr  
c%c/mata?  
 (-DA%  
八. 中期总结 (nfra,'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: \9dSI  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +J3 0OT8  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ZvEcExA-  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P|YBCH  
z|[#6X6tT  
LS@[O])$'  
|\"vHt?@G  
_;",7bT80  
\]=qGMwFs  
九. 简化 ork/:y9*y  
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。 G=a.Wff  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 U.~, Bwb  
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: o-2FGM`*VB  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4 F~e3  
  +-*/&|^等 ]YYjXg}%  
2. 返回引用。 (-Rh%ZHH  
  =,各种复合赋值等 :D6"h[7  
3. 返回固定类型。 xiuAW  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) /-JBz U$  
4. 原样返回。 1$oVcDLl  
  operator, U;o[>{L   
5. 返回解引用的类型。 lob{{AB,!  
  operator*(单目) ).@8+}`  
6. 返回地址。 evryk,x  
  operator&(单目) 1xg^;3m2  
7. 下表访问返回类型。 b;K>Q!(|  
  operator[] 6z@OGExmd#  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 WV_y@H_  
  operator<<和operator>> de]r9$ D  
L+2!Sc,>  
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。  ::Y   
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~Fv&z'R  
9.ZhkvR4A  
template < typename Left > HubSmbS1  
struct value_return C-4NiXa  
  { pisjfNT`o  
template < typename T > JViglO1\  
  struct result_1 t] LCe\#  
  { Z)Y--`*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; *F/uAI^)  
} ; B MU@J  
0:UK)t)3I  
template < typename T1, typename T2 > =0 W`tx  
  struct result_2 ?n)r1m  
  { Vzf{gr?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; =ZM#_uW  
} ; 8$a4[s  
} ; <r]7xsr  
2f(5C*~  
o8\@R  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait _l,?Y;OF  
|1J=wp)#  
下面我们来剥离functor中的operator() +RS>#zd/=  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Q >[*Y/`I  
i>6SY83B}  
return l(t) op r(t) rks+\e}^Z  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) T5_z^ 7d  
return op l(t) qR0V\OtgY~  
return op l(t1, t2) -C.x;@!k  
return l(t) op qp (ng 8%c  
return l(t1, t2) op 0/P!rH9  
return l(t)[r(t)] iOz<n z  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] \ &1)k/  
[z#C&gDt  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: vr5 6 f1  
单目: return f(l(t), r(t)); JG&`l{c9  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); oZ95)'L,  
双目: return f(l(t)); opTDW)  
return f(l(t1, t2)); OQ"%(w>Hb  
下面就是f的实现,以operator/为例 Z0T{1YEJ  
b3}928!D-@  
struct meta_divide Srj%6rgsB  
  { s mub> V  
template < typename T1, typename T2 > ?6.vd]oNO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) }T%;G /W  
  { 1BQTvUAA  
  return t1 / t2; |gEA.} pY  
} R_ J=x  
} ; 3U=q3{%1  
'8>h4s4  
这个工作可以让宏来做: 6dTq&GZ\  
dq~p]h~,H  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AH`D&V  
template < typename T1, typename T2 > \ D3Lu]=G  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 6W$ #`N>  
以后可以直接用 `84pql,  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -'+|r]  
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 eCdx(4(\a  
(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。。。) ;AKtb S;H  
B[7|]"L@  
G3&ES3L  
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 EB jiSQw  
=BJ/ZM  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )k0e}  
class unary_op : public Rettype t]{qizfOB  
  {  =Run  
    Left l; ;SkC[;`J  
public : )%%RI_J T  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} cAC2Xq  
eU_|.2  
template < typename T > R-]QU`c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a%f{mP$m  
      { Nk=F.fp|/  
      return FuncType::execute(l(t)); quk~z};R>\  
    } ^qqP):0y1V  
RGYky3mQK  
    template < typename T1, typename T2 > HRi~TZ?\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const $+Ke$fq.>  
      { 0$l=ME(  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); `*PVFm>  
    } 6u/3"A]'  
} ; x^_Wfkch]  
kH*l83  
V[,/Hw~d%  
同样还可以申明一个binary_op WpC@ nz?  
yAtM|:qq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > "lLt=s2>L  
class binary_op : public Rettype zNRoFz.  
  { lqA U5K{wQ  
    Left l; USu/Y29  
Right r; (FZL>  
public : 8h9t8?  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 7|PpAvMF  
#G{}Rd|!  
template < typename T > gVCkj!{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ||hy+f[A  
      { D2|-\vJ>  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); nk9hQRP? 8  
    } *{tn/ro6a  
a{Y:hrd:Z  
    template < typename T1, typename T2 > DCX 4!,ZF  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;+K:^*oJ  
      { kac@yQD  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); 6}R^L(^M  
    } vrn I Eur  
} ; TveCy&  
:Oo  
"-XL Y_  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 0*V RFd4  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 qhVDC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) 5R4h9D5  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {>OuxVl??k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! /MTS>[E  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 i\2MphS  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U jVo "K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 2N)=fBF%-  
下面是修改过的unary_op %Z&[wU~  
k<=.1cFh  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > :BCjt@K}  
class unary_op ttLC hL  
  { -Qo`UL.}  
Left l; dW;{,Q  
  X;sl?8HG!<  
public : `Q1T-H_  
#!h:w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^R1 nOo/  
 \A:m<::  
template < typename T > al=Dy60|z  
  struct result_1 bj(U?$  
  { eJE?H]  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EiI3$y3;  
} ; 9cFFQM|o  
kJy<vb~   
template < typename T1, typename T2 > /YH Bhoat  
  struct result_2 Cst\_j  
  { Bcrd}'no  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; =Xm [  
} ; 9g >]m 6  
xZtA) Bp  
template < typename T1, typename T2 > u%a2"G|  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 0@,,YZ f  
  { /#9O{)  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); HoymGU`w  
} M]jzbJ3Q  
?A(=%c|,g  
template < typename T > )H S|pS:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W2tIt&{  
  { `>rdn*B  
  return OpClass::execute(lt(t)); 9+@_ZI-  
} u%5B_<90V  
T#J]%IDd  
} ; O-wR48Q  
?YXl.yj  
?ZdHuuDN~  
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 E8jdQS|i  
好啦,现在才真正完美了。 KmZUDU%R  
现在在picker里面就可以这么添加了: >2Al+m<w  
CcgCKT  
template < typename Right > ^O#,%>1J  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y2\, L  
  { T9{94Ra  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); gO<>L0,j  
} 6aCAz2 /  
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。 P_hwa1~d  
'68{dyFZL  
7R<<}dA]  
|=l;UqB  
hc>hNC:a  
十. bind >T.U\,om7  
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。 V.'EP  
先来分析一下一段例子 =4 &9!Z  
$"J+3mO  
/4w&! $M-  
int foo( int x, int y) { return x - y;} {qx}f^WV  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 T$GhE  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 r4Pm i  
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。 3?Bq((  
我们来写个简单的。 cliP+#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: n1DD+@  
对于函数对象类的版本: j?/T7a^  
0u QqPF t  
template < typename Func > FlD !?  
struct functor_trait & @^|=>L  
  { DDN#w<#  
typedef typename Func::result_type result_type; 5Tb93Q@c  
} ; }OI;M^5L  
对于无参数函数的版本: Jnb>u*7,  
N#C,_ k  
template < typename Ret > &Dqg<U  
struct functor_trait < Ret ( * )() > H ~J#!3  
  { AmRppbj/wO  
typedef Ret result_type; Th`IpxV  
} ; oVb6,Pn  
对于单参数函数的版本: ]^VC@$\)+  
hn)mNb!  
template < typename Ret, typename V1 > a5?Rj~h!<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Pf]6'?kQ  
  { 3VB{Qj  
typedef Ret result_type; $eX; 2  
} ; 4tCyd5u a8  
对于双参数函数的版本: q,^^c1f  
)+N%!(ki  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ^&h|HO-5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > a)Qx43mOS  
  { o9<jj>R;  
typedef Ret result_type; r?\hZ*|M  
} ; @wYuc{%S  
等等。。。 <{9E.6G`n  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy [US.n +G6  
fwf]1@#   
template < typename Func > JdfjOlEb  
struct func_return 87>\wUJ  
  { K S,X$)9  
template < typename T > /(E)|*~6  
  struct result_1 Hl?\P6   
  { _E:]qv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; n_v|fxF1  
} ; 9$)TAI&P  
oslrv7EK  
template < typename T1, typename T2 > IpB0~`7YI  
  struct result_2 |mc!v*O  
  { x>!#8?-h  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Av _1cvR:  
} ; o\g",O4-  
} ; Sl   
Pp@P]  
w~;1R\?|  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %=]~5a9  
Cc]t*;nU_  
template < typename Func, typename aPicker > 55zimv&DV  
class binder_1 4Xe3PdE  
  { km}%7|R?  
Func fn; J5mMx)t@  
aPicker pk; Nf}G "!  
public : ]gQgNn?  
qI) Yzc/  
template < typename T > T,!?+#  
  struct result_1 JyjS#BWi  
  { [q?{e1  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; QApil  
} ; ]p `#KVW  
=eDVgOZ)  
template < typename T1, typename T2 > /V2Ih  
  struct result_2 2Af1-z^^K  
  { -$QzbRF5R  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ?r'rvu'/  
} ; R}#?A%,*  
3(}W=oI  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} `(q+@#)  
z$QYl*F1  
template < typename T > TF^Rh4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]pzf{8%  
  { f]qP xRw  
  return fn(pk(t)); {3i.U028]  
} 0AZ Vc  
template < typename T1, typename T2 > ido'<;4>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ?N~rms e  
  { ~Ub '5M  
  return fn(pk(t1, t2)); jRm v~]  
} !eMz;GZ  
} ; ry*b"SO  
'Wn'BRXq3  
\@N8[  
一目了然不是么? Y#=0C*FS  
最后实现bind !.?2zp~  
3T'9_v[Y  
JpcG5gX^B  
template < typename Func, typename aPicker > p[!&D}&6h  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) VA&_dU]*  
  { d!D#:l3;  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >KNiMW^V  
} ]t=m  
LS}u6\(  
2个以上参数的bind可以同理实现。 5hr$tkk L  
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。 L09YA  
||;V5iR:  
十一. phoenix 2y>~<S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: `k+ci7;  
i/6(~v  
for_each(v.begin(), v.end(), bz[U<  
( C?fd.2#U  
do_ [6`8^-}?  
[ ^a0{"|Lq  
  cout << _1 <<   " , " }u5/  
] E].hoq7WiB  
.while_( -- _1), Bk_23ygO_  
cout << var( " \n " ) j_H9l,V  
) )>QpR8 G-  
); ^RAst1q7  
<'>c`80@\*  
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: v,I4ozDx  
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 ve49m%NQ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 bJ4})P&  
那么我们就照着这个思路来实现吧: E z?O gE{  
I q]+O Q  
-y|>#`T/  
template < typename Cond, typename Actor > )"/.2S;  
class do_while v-B{7 ~=#Z  
  { mSm:>hBd  
Cond cd; U>H"N1  
Actor act; r7+"i9  
public : F0t-b%w,  
template < typename T > InBnU`(r  
  struct result_1 v6uR[18  
  { 1xP*  
  typedef int result_type; s;Q0  
} ;  ?12[8   
^hr^f;N  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} XD%@Y~>+  
mM0VUSy  
template < typename T > -+?ZJ^A   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const OyH>N/  
  { G8z.JX-7g  
  do "m,)3zND3  
    { R&KFF'%  
  act(t); &OQ37(<_  
  } <|8N\FU{  
  while (cd(t)); 1Bp?HyCR  
  return   0 ; td JA?  
} `k2YH?  
} ; @rI+.X  
"A\h+q-  
@( p9}  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 5,  "  
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。 6l]jm j)/  
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。 OIJNOuI  
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。  PgI H(  
下面就是产生这个functor的类: Iz^h| n  
6i'GM`>w  
dD YD6  
template < typename Actor > Y\75cfD  
class do_while_actor TS4Yzq,f  
  { lt08 E2p9  
Actor act; ^%ZbjJ7|j  
public : dyWj+N5(  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} q>|&u  
"QSmxr  
template < typename Cond > " b3-'/ &  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; WN#S%G:Q)  
} ; U/}YpLgdD  
8uAA6h+  
=Ot|d #_  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =D;n#n7  
最后,是那个do_ +*uaB  
9UDanj P  
42$ pvw<  
class do_while_invoker 8k +^jj  
  { |ht:_l 8  
public : 7md,!|m  
template < typename Actor > M/?eDW/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const h'lqj0  
  { _cvA1Q"  
  return do_while_actor < Actor > (act); tVQq,_9C  
} jRiXN %  
} do_; #No3}O;"g  
XM1; >#kz  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? HpP82X xj  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 &?g!)O  
最后来说说怎么处理break和continue $Mg[e*ct  
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。 E<RPMd @a  
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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