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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda $d5&~I  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 s 0 =@ &/  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, Ynv 9v\n|  
,[+ZjAyG}#  
9? v)  
^D0/H N   
  class filler /o~ @VF:  
  { ;o&_:]S  
public : I]s:Ev[~  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} t,UW&iLK  
} ; ,2Sv1v$  
O7E;W| ]  
(%=lq#,   
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: b'i%B9yU:%  
<%T%NjNPQ  
tauP1&%oH{  
:6qUSE  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); N}e(.  
<PH3gyC  
 W\zL  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 '&&~IB4ud  
$H %+k?  
?d,acm  
=W97|BIW,  
二. 战前分析 N$L&|4r  
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。 KX&Od@cQ$  
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 )i?{;%^  
C&qDvvk  
'bd=,QW  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 7~QwlU3n<F  
  /* --------------------------------------------- */ rGP? E3  
vector < int *> vp( 10 ); U* c{:K-C  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jFK9?cLT  
/* --------------------------------------------- */ +K @J*W 1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); E}E7VQjM  
/* --------------------------------------------- */ u^;sx/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); %6vMpB`g  
  /* --------------------------------------------- */ EC:x  ,i  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); _~(M A-l  
/* --------------------------------------------- */ kY0g}o'<  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); AF07KA#  
S<)RVm,!e  
$]`'Mi  
6-Vl#Lyb  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ra*k  
1._1, _2是什么? S@l a.0HDA  
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。 %u<&^8EL+#  
2._1 = 1是在做什么? A X^3uRQJ  
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。 U{.+*e18  
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。 'R-JQ E-]  
#m[w=Pu}  
FlM.D u  
三. 动工 "Hsq<oV8  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: Yn?2,^?N  
*+zy\AhkP  
@/Wty@PU  
S(YHwH":  
template < typename T > xw/h~:NT  
class assignment UOOR0$4  
  { P+D|_3j  
T value; C'xU=OnA8  
public : jn#N7%{Mk  
assignment( const T & v) : value(v) {}  G> 5=`  
template < typename T2 > z.\[Va$@l  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 8EVF<@{]  
} ; }(hYG"5  
6H. L!tUI  
Jh/M}%@|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 KX=:)%+  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4jue_jsle  
EIVQu~,H  
Q?I"J$]&L  
OM#OPB rB  
  class holder !ktA"Jx  
  { NUO,"Bqq  
public : FcbA)7dD  
template < typename T > Cvu8X&y  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const U3dR[*  
  { +{ ,w#@  
  return assignment < T > (t); _tR.RAaa"  
} 4jZi62  
} ; jd*%.FDi{  
PxCl]~v  
Ozh^Q$>u  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: |rms[1<_  
>?uH#%C5  
  static holder _1; uk>/I l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 K:Xrfn{s  
x4 A TK  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qS[p|*BL  
而不用手动写一个函数对象。 Qe=Q8cT  
O (sFs1  
(B~V:Yt  
V HY<(4@  
四. 问题分析 7;#dX~>@{  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 OYRR'X.E  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 lCs8`bYU  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 ."#jN><t  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h0EGhJs  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 `peJ s~V  
IUBps0.T\  
五. 问题1:一致性 r~B Qy'  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| a[{QlD^D  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ?p/kuv{\o#  
}'M1(W  
struct holder [HZCnO|N  
  { ch2e#Jf8  
  // (nP*  
  template < typename T > dXcMysRc%&  
T &   operator ()( const T & r) const N<i Vs  
  { 4Hd@U&E  
  return (T & )r; 7=ga_2  
} T`2fPxM:cZ  
} ; PXQ9P<m  
&Bdt+OQ ;  
这样的话assignment也必须相应改动: <raqp Oo&  
y<LwrrJ>  
template < typename Left, typename Right > jU9zCMyNF  
class assignment }_D5, k  
  { Iy 8E$B;  
Left l; b-=[(]_$h  
Right r; 0 Vgn N  
public : jKi*3-&  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e hB1`%@  
template < typename T2 > .$x[!fuuR&  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Q24:G  
} ;  ( Vv[  
}4ghT(C}$  
同时,holder的operator=也需要改动: qYrGe  
g!|E!\p  
template < typename T > !JQ~r@j  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ;<GTtt# D  
  { J'4@-IM  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); 4R^j"x 5  
} R*5;J`TW  
m ?tnk?oX  
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。 hFPRC0ftE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 h.+&=s!Nsy  
)p_LkX(  
return l(rhs) = r; ^~IcQ!j/5  
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。 E@}j}/%'O  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: l8d%hQVqT  
<TROs!x$a  
template < typename Tp > WBIB'2:m  
class constant_t Xm[r#IA  
  { f*&JfP  
  const Tp t; GB0b|9(6D"  
public : Jn[ K0GV  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $5AtI$TV_!  
template < typename T > ifCGNvDR  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const <T% hfW  
  { <`p'6n79  
  return t; =gv/9ce)3  
} &,kB7r"  
} ; I;4CvoT  
}AfPBfgC1z  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 $aI MQ[(  
下面就可以修改holder的operator=了 \gQ+@O&+  
S<9d^= a  
template < typename T > l@F e(^5E  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const umrI4.1c  
  { vl(v1[pU  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); t-'GRme  
} |0!97* H5  
bQQ/7KM  
同时也要修改assignment的operator() `hf9rjy4  
\ ozy_s[  
template < typename T2 > jmzvp6N$8  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ;= @-j@?  
现在代码看起来就很一致了。 a ^/20UFq  
Id 7  
六. 问题2:链式操作 %~VIxY|d  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 @I.O T  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 CN>};>WlG  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 hLD;U J?S  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 r.5Js*VX!  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct R[-:-8  
)Nd:PnA  
template < typename T > \4X{\ p<  
struct result_1 ? bg pUv  
  { qNVw+U;2P  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; #zD+DBTAu  
} ; * rANf&y  
S^n4aBm\+  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: H#` ?toS  
R~(.uV`#j  
template < typename T > 7B2Og{P  
struct   ref iDxgAV f*  
  { 6oBt<r?CJ  
typedef T & reference; <aD+Ki6  
} ; `7n,(  
template < typename T > .Vjpkt:H  
struct   ref < T &> gbZX'D  
  { M8Lj*JN  
typedef T & reference; r+Cha%&D  
} ; CfnCi_=[`  
ne*aC_)bT  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: sb5kexGxkc  
PS]X Lz  
template < typename T > X0=- {<W  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const 3yX^R^`  
  { <Y6>L};  
  return l(t) = r(t); \Rt  
} 7NqV*  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 tqf-,BLh  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 NVPYv#uK  
tR/ JY;jn  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 (_<n0  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: /qze  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 rt;>pQ9,  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 (ajX ;/  
最后的布局是: /bk} J:QRg  
                Add >R-$JrU.=  
              /   \ t!N >0]:mo  
            Divide   5 39e oL;O_  
            /   \ Wm_-T]#_  
          _1     3 ^O"`.2O1  
似乎一切都解决了?不。 2yc\A3ft#  
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。 '|r !yAO6  
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。 Q+N @j]'  
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: <(%uOo$  
:9qB{rLi}  
template < typename Right > v1rGq  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const k/Q]K e  
Right & rt) const >s~`K^zS  
  { h {btT  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); PrxXL/6  
} 0CYI,V  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 $OuA<-  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 3Mt6iZW  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 4B(qVf&M  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 BpE[9N  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 q[g^[~WM#  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? Iqv 5lo .  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: _JoA=< O!  
h2K  
template < class Action > l6O(+*6Us  
class picker : public Action ~C+T|  
  { #2iA-5  
public : #+ =afJ  
picker( const Action & act) : Action(act) {} T;7|d5][  
  // all the operator overloaded 2x CGr>X  
} ; SOJHw6  
Pr'py  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 35et+9  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: C%h_!z":  
C5FtJquGN)  
template < typename Right > c-{]H8$v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ymu#u   
  { p};<l@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mmti3Y  
} l-rI|0D#  
|ESe=G  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (>'d`^kjk  
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。 6zSN?0c  
ZgtOy|?|  
template < typename T >   struct picker_maker wu3ZSLY  
  { >d |W>|8e  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 14O/R3+  
} ; &40d J~SQ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,0O!w>u_]J  
  { 6|x<) Gc  
typedef picker < T > result; O,PHAwVG%L  
} ; Q}]u n]]Zt  
&3M He$  
下面总的结构就有了: ?e*vvu33!  
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。 ~$<@:z{*  
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。 -i4gzak  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 R8_qZ;t:z  
至此链式操作完美实现。 GfV9Ox   
LE"xZxe  
-lHJ\=  
七. 问题3 W%x#ps5%  
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。 ZO}*^  
5NK:94&JE  
template < typename T1, typename T2 > z Ey&%Ok  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9i@*\Ada  
  { |tkmO:  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); F);C?SW"  
} b $!l* r  
a+d|9y/k  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: BL7%MvDQ  
Vj1AW<  
template < typename T1, typename T2 > ?0F#\0  
struct result_2 C" {j0X`  
  { x.aUuC,$x  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; )yJjJ:re  
} ; l}{O  
uxBk7E%6  
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? HukHZ;5  
这个差事就留给了holder自己。 0Pe.G0 #  
    $J+$ 8pA  
HD|5:fAqA  
template < int Order > 1Pbp=R/7ar  
class holder; .(krB% N  
template <> U]d+iz??b  
class holder < 1 > r+n&Pp+9  
  { G{<wXxq%  
public : #gq3 e  
template < typename T > tpS F[W  
  struct result_1 BFY~::<b  
  { 94+#6jd e  
  typedef T & result; ??4QDa-  
} ; 5M3QRJ!  
template < typename T1, typename T2 > 3N-(`[m{E  
  struct result_2 6 J#C  
  { yq2Bz7P  
  typedef T1 & result; [Z1EjeX  
} ; t{ 'QMX  
template < typename T > a v/=x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const GIp?}tM  
  { n D?XP<9UU  
  return (T & )r; hd900LA}  
} p"ZPv~("V  
template < typename T1, typename T2 > {.ph)8  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 4o_1F).\D  
  { ~96"^%D  
  return (T1 & )r1; ezL*YM8?@  
} 5<61NnZ  
} ; _=rXaTp  
d 1z   
template <> Ofn:<d  
class holder < 2 > L^22,B 0  
  { p47~vgJN  
public : fK[9<"PC0  
template < typename T > ;9rQN3J$gn  
  struct result_1 k[][Md2Vh  
  { g&"Nr aQM9  
  typedef T & result; TYp{nWwi  
} ; PUI.Un2C_  
template < typename T1, typename T2 > GYj`-t  
  struct result_2 gpPktp2  
  { hPl;2r  
  typedef T2 & result; /c09-$M  
} ; lB,MVsn18  
template < typename T > ^b4o 0me  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ;@sxE}`?g  
  { =%bc;ZUu  
  return (T & )r; lps  
} E;N+B34  
template < typename T1, typename T2 > 4VK5TWg  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const $.`(2  
  { MtS$ovg?  
  return (T2 & )r2; SkxTgX5  
} UZV)A}  
} ; "?]5"lNC|  
8s|r'  
a-7nA  
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> >。 ^s%Qt  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: #GTmC|[  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 3#dUQ1qo6  
9[:nW p^  
return l(i, j) = r(i, j); 9t=erhUr  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) y`'Ly@s  
L%fWa2P'  
  return ( int & )i; NvYgRf}uh  
  return ( int & )j; ,TL~];J'  
最后执行i = j; {C 7=  
可见,参数被正确的选择了。 ]RxNSr0e  
#Qkl| h  
CnAhEf)b  
5e/%Tue.  
jJ9|  
八. 中期总结 ow+NT  
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: Yd]f}5F  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 1W5YS +pf  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 cZ5[A  T  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 2t_E\W7w+  
MEg|AhP  
9~a_^m/  
~]N% {;F}  
2PRGwK/  
ctj.rC)6n  
九. 简化 j+s8V-7(  
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。 u6I# D _  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 7 0KZXgBy_  
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: rsrv1A=t?  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 .3$iOMCH  
  +-*/&|^等 jk)U~KGcg  
2. 返回引用。 zS.7O'I<'  
  =,各种复合赋值等 ZWYwVAo  
3. 返回固定类型。 brZ3T`p+.P  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) wp$SO^?-  
4. 原样返回。 Ey)ox$  
  operator, !m78/[LW  
5. 返回解引用的类型。 y![h  
  operator*(单目) NmK%k jCx  
6. 返回地址。 x'}{^'}/  
  operator&(单目) m`n51i{U  
7. 下表访问返回类型。 ci ,o'`Q  
  operator[] |U12 fuQ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 A*W QdY  
  operator<<和operator>> 6? 2/b`k  
UGl}=hwKkG  
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。 E|#'u^`yv  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 'tF<7\!  
K&Zdk (l)  
template < typename Left > mh|M O(  
struct value_return H,] D}r  
  { ;b(/PH!O  
template < typename T >  Zuwd(q  
  struct result_1 BC&Et62*  
  { g~N)~]0{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; z.#gpTXD  
} ; D4_D{\xhO  
+BmA4/P$  
template < typename T1, typename T2 > #uKHw2N  
  struct result_2 4ajBMgD]KG  
  { -j<m0XUQ  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; eD G=-a4  
} ; |)1"*`z  
} ; y=-d*E  
QTM+ WD  
<4^a (Zh  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait @ -g^R4e<  
*j8w" 4  
下面我们来剥离functor中的operator() >KC*xa"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ("wPkm^  
CEt_wKz f  
return l(t) op r(t) |(Io(e  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \U p<m>3\  
return op l(t) I5PaY.i  
return op l(t1, t2)  5Gg`+o  
return l(t) op -H{c@hl  
return l(t1, t2) op H`m| R  
return l(t)[r(t)] dc"Vc 3)  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] HA"LU;5>2J  
vBq 2JJAl  
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: P6;L\9=H<  
单目: return f(l(t), r(t)); luAhyEp  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); {P(IA2J'S  
双目: return f(l(t)); zaR~fO  
return f(l(t1, t2)); BwrMRMq"  
下面就是f的实现,以operator/为例 [BmondOx  
`ffWV;P  
struct meta_divide IB(5 &u.  
  { N(/DC)DJg  
template < typename T1, typename T2 > V<P@hAAr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) KG)Y{-Ao  
  { *T*MLD]Q  
  return t1 / t2; H|==i2V{  
} ]'M Ly#9  
} ; ^P(HX  
{H"xC~.  
这个工作可以让宏来做: 5zfPh`U>1  
ExV>s*y  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z_CBOJl#C!  
template < typename T1, typename T2 > \ .#EmE'IP*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; :8Mp SvCV  
以后可以直接用 AgO:"'c  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) /tx_I(6F?|  
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 &&TQ0w&T  
(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。。。) KYd2=P6  
b[VP"KZ?  
ppfBfMX  
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 L)4TW6IUk  
B4_0+K H  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > X|@|ZRN  
class unary_op : public Rettype &nTB^MF  
  { *_3+ DF  
    Left l; /k(0}g=\  
public : :1=mNrg  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Jc:*X4-'  
;g7 nG{  
template < typename T > [u=b[(  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -i7W|X"  
      { 4:5CnK  
      return FuncType::execute(l(t)); 315Rk!{AJ  
    } !2$O^ }6"  
67')nEQ9  
    template < typename T1, typename T2 > OT\[qaK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zT`LPs6T  
      { K%$%9y  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); xsV(xk4  
    } $yHlkd`Y  
} ; s0qA8`Yu  
2y v'DS  
mf^(Tq[  
同样还可以申明一个binary_op 2Pasmh  
?RA^Y N*9  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Azq,N@HO  
class binary_op : public Rettype ; Rt?&&W  
  { Skq%S`1%Q  
    Left l; 2Cj?k.Zk  
Right r; 6*{N{]`WZ)  
public : }"2 0:  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} O83vPK 3  
^1Y0JQ  
template < typename T > LH3PgGi,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _Z@- q  
      { 0ppZ~}&  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #p6#,PZ  
    } 5<Xq7|Jt  
&iId<.SiJ  
    template < typename T1, typename T2 > CXb)k.L   
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const lpj$\WI=  
      { >jq~5HN  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); $@7S+'Q3  
    } b-;+&Rb  
} ; B}C"Xc  
VD<W  
P<km?\Xp(  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 -_4U+Cfmtl  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 MX xRM~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) xmT(yv,  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 Ud\Jc:DG  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Ti=~ycwi  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 \:'=ccf  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 U;LbP -{B  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) m("! M~1  
下面是修改过的unary_op  Jx[IHE  
=k2In_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > bWW$_S pr  
class unary_op ]b-Z;Nce  
  { "P~0 7  
Left l; 6&`.C/"2  
  #7/_Usso  
public : #y~^!fdp9  
U(3{6^>Gc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} GBGGV#_q'}  
?Xx,[Z&  
template < typename T > HUfH/x3zj]  
  struct result_1 bYYyXM  
  { 3;u*_ ]N_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; w<| ^i*  
} ; ?ye) &  
4Sfv  
template < typename T1, typename T2 > e@Q<hb0<eU  
  struct result_2 YrS%Yvhj0  
  { 0-oR { {  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; f|cd_?|  
} ; !=V>DgmW  
-y1%c^36_J  
template < typename T1, typename T2 > $21+6  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _O Tqm5_  
  { Ayadvi(@P  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); "~jt0pp  
} .#2YJ~  
Q *![u5#  
template < typename T > h1^q};3!W\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ~ou*' w@  
  { kQxY"HD  
  return OpClass::execute(lt(t)); !i&^H,  
} <iajtq<Z  
ek1YaE  
} ; q.`+d[Q2  
z)='MKrEt-  
Ix93/FAn  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug qrsPY d  
好啦,现在才真正完美了。 BQ2EDy=}6  
现在在picker里面就可以这么添加了: <]r.wn=}M  
cor?#  
template < typename Right > > nDx)!I  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ^,]'Ut  
  { =toqEm~  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j{?,nJdQ  
} 2$. ubA  
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。 (30{:o&^  
;;pxI5  
c^S^"M|  
9[N+x2q  
{'4h.PB+r  
十. bind J@54B  
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。 ,3Y~ #{,i  
先来分析一下一段例子 u.YPb@  
g4cmYg3  
7^4F,JuJO  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 4\H:^U&  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 2-Y%W(bEzs  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 f^@`[MJj1C  
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。 oj /:  
我们来写个简单的。 S0eD 2  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 6UXa 5t  
对于函数对象类的版本: H[#s&Fk2  
US A!N  
template < typename Func > X2hV)8Sk  
struct functor_trait Wky=]C%  
  { :?2+'+%'  
typedef typename Func::result_type result_type; n8DWA`[ib  
} ; 9JV(}v5[  
对于无参数函数的版本: rlqn39  
^} P|L  
template < typename Ret > 2s_shY<=}L  
struct functor_trait < Ret ( * )() > dVmI.A'nbp  
  { PsU.dv[  
typedef Ret result_type; POwJhT  
} ; <cW$ \P}hV  
对于单参数函数的版本: Va/LMw  
T>2)YOx  
template < typename Ret, typename V1 > D$ zKkP YI  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > cobq+Iyu  
  { +/y 3]}  
typedef Ret result_type; M)C. bo{p  
} ; }2:/&H'  
对于双参数函数的版本: *Nloa/a&9  
Sd'!(M^k3  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > dtw1Am#Ci  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ; {$9Sc $  
  { SUsD)!u_H  
typedef Ret result_type; s,XKl5'+8e  
} ; pV]m6! y&  
等等。。。 fEf ",{I  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy n0q5|ES  
r e.chQ6  
template < typename Func > Nlemb:'eP3  
struct func_return 3 &.?9  
  { mE^mQ [Dk  
template < typename T > 6"U&i9  
  struct result_1 [hSE^ m  
  { Q]9H9?}N?  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; fz#e4+oH  
} ; 5<\&7P3y  
"v@$CR9<T  
template < typename T1, typename T2 > :SUPGaUJ"  
  struct result_2 L!s/0kBg  
  { 6*9hAnH  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Tu2BQ4\[  
} ; 2mN>7Tj:  
} ; 7t=e"|^  
(dn(:<_$  
"W$,dWF  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 H)S" `j  
V1 T?T9m  
template < typename Func, typename aPicker > 5RCQ<1  
class binder_1 }UNRe]ft$  
  { ^vmT=f;TM  
Func fn; Njsz=  
aPicker pk; HTiqErD2_  
public : }w .[ZeP  
&.D3f"  
template < typename T > m"*j J.MX  
  struct result_1 o5?f]Uq5 ,  
  { {E`[ `Kf  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ka? |_(  
} ; LN}eD\  
Qz/o-W;  
template < typename T1, typename T2 > '7AlE!7%  
  struct result_2 bE:oF9J?  
  { ZD\`~I|gp  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; S^0Po%d  
} ; 4#Wczk-b  
!wy Qk  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ~?i;~S  
%&m/e?@%I  
template < typename T > a_Y*pOu  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A*#.7Np!"  
  { Im7<\ b@  
  return fn(pk(t)); W FVx7  
} 5ZeE& vG2  
template < typename T1, typename T2 > 6d/;GyG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const X+zFRL%  
  { 70bI}/u  
  return fn(pk(t1, t2)); s%F}4W2s  
} 0G`_dMN  
} ; Sc03vfmo"N  
~/Gx~P]  
R~OameRR  
一目了然不是么? LV|ZZ.d h  
最后实现bind bH4'j/3  
1OB,UU"S$  
K%AbM#o<  
template < typename Func, typename aPicker > jo 0 d#  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) +>3XJlZV  
  { EC(,-sz\Z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); :pj 00  
} a@( 4X/|  
ct,B0(]  
2个以上参数的bind可以同理实现。 ^Ud1 ag!-  
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。 Zzy!D  
$n_'# m2LE  
十一. phoenix WJH-~,u  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TG4?"0`I5  
o!:V=F  
for_each(v.begin(), v.end(), 4C@ .X[r  
( kA3nhBH  
do_ ffMh2   
[ {Up@\M  
  cout << _1 <<   " , " A+3,y<j\  
] 8!8 yA  
.while_( -- _1), i-1lppI  
cout << var( " \n " ) #p'Xq }]  
) qKoD*cl)Za  
); ]2O52r  
OZ{YQ}t{^1  
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: JjBG9Rp{  
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 QwF\s13  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U*Q1(C  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Dn{ hU $*  
)qXl8HI  
) 0p9I0=  
template < typename Cond, typename Actor > h SGI  
class do_while ]O%wZIp\P  
  { PL+r*M%ll  
Cond cd; 9A|deETa-  
Actor act; vo48\w7[  
public : h#_KO-#.[  
template < typename T > TNwBnMe  
  struct result_1 jUny&Alj  
  { &T7|f!y  
  typedef int result_type; =Xwr*FTr  
} ; DH7B4P  
b*C\0D  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _i@{:v  
f P|rD[  
template < typename T > F_28q15~:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const zJ-_{GiM*L  
  { -1\*}m%1e  
  do : ?K}.Kb  
    { S"t6 *fWr  
  act(t); ryhme\%l;f  
  } ;%-f>'KhI7  
  while (cd(t)); }^T7S2_Qy  
  return   0 ; Zp5;=8wa;  
} >lyX";X#  
} ; NBLiwL37{  
W lD cKY  
sZ~q|}D-  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). LW+a-i  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 lr >:S  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 7Jm&z/  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 2oY.MQD7iW  
下面就是产生这个functor的类: 4<`Qyul-  
t(<^of:  
K})=&<M0  
template < typename Actor > )SkJgzvC  
class do_while_actor bCv=Uo,+6  
  { DV={bcQ  
Actor act; U`{'-L.  
public : *,C[yg1P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} n^} -k'l  
<n8K"(sy}  
template < typename Cond > fW /G_  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; {VB n@^'s  
} ; yr4j  
5m.{ayE  
zWN/>~}U \  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 j`fQN  
最后,是那个do_ HR.^ y$IE  
~&zrDj~FI  
C*+gQeK  
class do_while_invoker  O=,[u?  
  { z%lu%   
public : P}YtT3. K  
template < typename Actor > .f1  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const =r w60B  
  { O9+Dd%_KS#  
  return do_while_actor < Actor > (act); }01c7/DRP<  
} &U_YDUQ'L  
} do_; #hp 7@ Tu  
W0zRV9"P  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? >GbCRN~  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 \&{a/e2:S  
最后来说说怎么处理break和continue )[t zAaP7  
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。 n\-nBrVSf  
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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