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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda " :f]egq -  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 fY6~Z BvK  
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, (k8}9[3G  
+H28F_ #  
G{I),Y~IF  
5 5m\, UG7  
  class filler p!5'#\^f  
  { )XHn.>]nc  
public : U E$Ix  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} XMiu}w!  
} ; lB0`|UEb (  
0)M8Tm0$  
Rw|'LaW  
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: v`{N0R  
x|O^#X(,  
gq"d$Xh$x7  
E7M_R/7@y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); >,E^ R`y  
*\(z"B  
 * k<@  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 {0 j_.XZ  
[F'|KcE3  
3%hq<  
:PtZKt;~X  
二. 战前分析 ~USt&?  
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。 1Qu@pb^  
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 |JP19KFx'B  
7Y R|6{@  
y$_@C8?H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); &!OEd ]  
  /* --------------------------------------------- */ H]pI$t3~  
vector < int *> vp( 10 ); yIrJaS-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Zk`yd8C  
/* --------------------------------------------- */ 'E+"N'M|  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); bMGn&6QiP[  
/* --------------------------------------------- */ "VZXi_P  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); o8Gygi5  
  /* --------------------------------------------- */ Dnl<w<}ZU:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); Pc_aEBq  
/* --------------------------------------------- */ 76wNZv) 9  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }f]Y^>-Ux  
_'LZf=V0  
-(t7>s  
pF4Z4?W  
看了之后,我们可以思考一些问题: ;8eKAh  
1._1, _2是什么? __2<v?\  
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。 P RWb6  
2._1 = 1是在做什么? Qr9;CVW  
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。 ?oFd%|I  
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。 6,a H[ >W  
* <\K-NSL  
Xv|=RNz  
三. 动工 @phVfP"M  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: 5,pNqXRp  
e=WjFnK[x7  
FO5a<6  
REU,"  
template < typename T > 3f] ;y<Km  
class assignment D%abBE1  
  { USEb} M`  
T value; 0z8?6~M;<  
public : Jsysk $R  
assignment( const T & v) : value(v) {}  L23}{P  
template < typename T2 > w?8SQI,~X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ;~EQS.Qp  
} ; 5$: toL  
EU%,tp   
^>?=L\[  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 !: ^q_q4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 3o%vV*  
I70c,4_G  
6e%@uB}$  
8o$rF7.-  
  class holder eHuJFM  
  { Bchv1KF  
public : I I+y  
template < typename T > WJ25fTsG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 0RT8N=B83  
  { du66a+@t  
  return assignment < T > (t);  Zgo~"G  
} IHni1  
} ; A~2)ZdAN  
N)H "'#-  
XP:A"WK"  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: ('tXv"fT  
ZpV]X(Px(o  
  static holder _1; 7C|!Wno[;  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 4,e'B-.  
z#^fS |  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); AJbCC  
而不用手动写一个函数对象。 TI4Hu,rc  
YV<y-,Io  
,Uz8_r  
#wI}93E  
四. 问题分析 ?T/]w-q>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 YQn<CjZ8af  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 "XR=P> xk  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 wlT8|  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 STp9Gh-  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 L~Gr,i  
#h5lz%2g  
五. 问题1:一致性 `RL Wr,h  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| uiVN z8H  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 L"qJZU  
dU$VRgP/  
struct holder Io1j%T#ZT  
  { eQuu\/z*H  
  // 5#,H&ui\  
  template < typename T > Vx h39eW  
T &   operator ()( const T & r) const ]YgR  
  { apo)cR  
  return (T & )r; An{>39{  
} /MGapmqV9  
} ; ]JrD@ Vy  
~U0%}Bbh  
这样的话assignment也必须相应改动: Qt>K{ >9Cf  
&-3 e3)  
template < typename Left, typename Right > K(EJ`2]:r  
class assignment h2ROQKL"B  
  { b=,B Le\  
Left l; C/e.BXA  
Right r; gV2vwe  
public : 2:*15RH3  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} m,k 0 h%  
template < typename T2 > r5}p .  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ti%MOYNCv  
} ; ~_\Ra%  
S6<o?X9,I  
同时,holder的operator=也需要改动: ]pn U"  
|U%NPw5  
template < typename T > IT| h;NUG  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const g8<ODU0[g  
  { h>/teHy /  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ?zW'Hi  
} A2|Bbqd  
g:o/^_  
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。 uNN/o}Qx  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 >jW**F  
rNP;53FtZl  
return l(rhs) = r; y, l[v39  
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。 ;6G]~}>o  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: A{ +/$7vek  
UP-eKK'z  
template < typename Tp > ]9oj,k  
class constant_t /5NWV#-  
  { =Z\q``RBy  
  const Tp t; 4uXGp sL  
public : Dvg'  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} OrkcY39"~a  
template < typename T > N]P~`)  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const gP% <<yl  
  { Bhv;l/K])  
  return t; !>sA.L&=  
} X-\$<DiJGv  
} ; 9q`Ewj R  
QVT0.GzR  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 e>MtDJ5  
下面就可以修改holder的operator=了 2{ F-@}=  
|]&3*%b@  
template < typename T > LJeq{Z  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const #{6VdWZ  
  { xWxHi6U(  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); *~PB  
} LIDi0jbrq  
S5).\1m h[  
同时也要修改assignment的operator() YWIA(p8Qkk  
G*=HjLmZg  
template < typename T2 > !VD$uT  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (HAdr5  
现在代码看起来就很一致了。 ygz2bHpD~  
Zux L2W  
六. 问题2:链式操作 ;]LQ}^MP(  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 $bE" 3/uf  
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。 EXSH{P O+  
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。 Ku[q #_7  
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。 LphCx6f,X  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct $<-a>~^Tp  
OLG)D#m(4/  
template < typename T > rmjuNy=(  
struct result_1 =oSD)z1c?x  
  { +L09^I  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; Ftyxz&-4$p  
} ; zZ[kU1Fyv  
`{#""I^_  
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: AF:_&gF  
3o rSk  
template < typename T > Hcf"u&%  
struct   ref gW~YB2 $  
  { a!o%x  
typedef T & reference; 4-bM90&1t  
} ; eEqcAUn  
template < typename T > 0*MUe1{  
struct   ref < T &> w"v96%"Y  
  { 8(? &=>@  
typedef T & reference; ! Vl)aL  
} ;  l7t  
(6fD5XtS  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: -c>3|bo  
Sstz_t  
template < typename T > BsA4/Bf  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Bl>m`/\1i  
  { ;1~n|IY  
  return l(t) = r(t); nKE^km  
} "/R?XCBZsb  
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。 %qV:h#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Ea4zC|;  
`C4(C4u  
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 >:.c?{%g*  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: ^2 dQVV.  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 x}ZXeqt{ {  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 @0@WklAJA  
最后的布局是: /R|?v{S1  
                Add Da<`| l  
              /   \ @Mya|zb  
            Divide   5 B}7j20:Z  
            /   \ Ifp8oL?S;  
          _1     3 %0&,_jM/9  
似乎一切都解决了?不。 1!zd#TX  
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。 )7NK+k  
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。 /K2[`+-  
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: =o~mZ/ 7=M  
c6jVx_tt.  
template < typename Right > `"~GqFwy~  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const |ghyH  
Right & rt) const KEy8EB  
  { 5Y;&L!T  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /\e_B6pF<  
} p63fpnH  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 SEnr"}  
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。 PC5$TJnj3  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。  qbc=kP  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 /{j._4c  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 yFm88  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? )W_akUL  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: /pRv i>_(:  
.8'c c8  
template < class Action > -I4@6v E,  
class picker : public Action # ,H!<X;SS  
  { r5Q#GY>  
public : a,fcKe&B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} `j3 OFC{7E  
  // all the operator overloaded |a) zuC  
} ; # a4OtRiI  
F(j;|okf;  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 R o{xprE1  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: O\!'Ds+gX  
3 K||(  
template < typename Right > 1Y"9<ry  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const jjrE8[  
  { ;P' 5RCqj  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y{~`g(~9_A  
} ;0| :.q  
K:13t|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ,5U[#6^  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 "kFNOyj3\  
NVQ.;"2w  
template < typename T >   struct picker_maker pSAtn  
  { ,n%b~.$:v5  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ,dd1/zm  
} ; le_a IbB"P  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > bp" @ p:  
  { 'PrBa[%  
typedef picker < T > result; GfSD% "  
} ; h}tC +_"D  
{ZdF6~+H(!  
下面总的结构就有了: WNeBthq6  
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。 \ (`2@  
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。 Y9-F\t=~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 e1b?TF@lz  
至此链式操作完美实现。 Q e/XEW  
+P 9eE,WR  
r(>812^\  
七. 问题3 xxg/vaQt=s  
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。 o/&K>]8M  
gKQs:25  
template < typename T1, typename T2 > Txl|F\nK`  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ;Y8>?  
  { #I MaN%  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); v2r|) c,h  
} wQ/.3V[  
z&c}  
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: c om4@NK  
}Z\S__\9  
template < typename T1, typename T2 > *qYw  
struct result_2 )n<p_vz  
  { "\vQVZd-E  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;,uATd|  
} ; p,f$9t4  
}%c>Hh  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? |Y6;8e`H  
这个差事就留给了holder自己。 MtF^}/0w!`  
    = [: E  
' -9=>  
template < int Order > O> _ F   
class holder; qnQ".  
template <> y8C8~-&OK  
class holder < 1 > 'C`Ykjf  
  { *:+ZEFMq  
public : _u;pD-  
template < typename T > G$KQgUN~[  
  struct result_1 hi(e%da  
  { cL%"AVsj >  
  typedef T & result; >hSu1s:  
} ; Jqgm>\y  
template < typename T1, typename T2 > 0;)Q  
  struct result_2 - q(a~Ge  
  { k;JDVRL  
  typedef T1 & result; -{C Gn5]_#  
} ; ShlTMTgS  
template < typename T > ,B_tAg4~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const o~CEja &(  
  { )}"`$6:k`  
  return (T & )r; \b6{u6?+  
} ~z]VDEJ{q  
template < typename T1, typename T2 > `'5vkO>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Z5F#r>>`  
  { a[z$ae7  
  return (T1 & )r1; LXJ;8uW2y  
} \Wg_ gA  
} ; NX8hFwR  
WI*CuJU<zJ  
template <> 8lDb<i  
class holder < 2 > V?0IMc  
  { A)j!Wgs^z  
public : ;/pI@C k  
template < typename T > `:EhYj.   
  struct result_1 TF!v,cX  
  { X<$DNRN  
  typedef T & result; -F*vN'  
} ;  Pw +nO  
template < typename T1, typename T2 > ?EHheZ{  
  struct result_2 SYf1dbc..u  
  { 3` oOoKX  
  typedef T2 & result;  f9<"  
} ; \RPwSx  
template < typename T > gs/ocu  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const z$d<ep{6  
  { \o72VHG66  
  return (T & )r; -&]!ig5v  
} l\Ww^   
template < typename T1, typename T2 > D:IG;Rsc  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const M=&,+#z<V  
  { f)a0!U 44  
  return (T2 & )r2; KZ#\ >  
} QS\wtTXj  
} ; P zM yUv  
<HN{.p{  
S3WUccv  
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> >。 Q(q&(/  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: cPAR.h,b?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Y6)o7t  
djw\%00&#  
return l(i, j) = r(i, j); lsOfpJ  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) xYW &Mfka  
@^.W|Zh[&  
  return ( int & )i; VlL%dN; 0  
  return ( int & )j;  QX<x2U  
最后执行i = j; [.Kp/,JY  
可见,参数被正确的选择了。 1kvs2  
#,6T.O  
u-:3C<&>  
; Ad5Jk  
,p(&G_  
八. 中期总结 Ks6\lpr  
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: /Yg&:@L  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 S++~w9}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 1 JIU5u)  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ?Y S 3)  
SA=>9L,2  
M3|G^q:l  
dkCU U  
5E~^-wX  
<LXx_{=:  
九. 简化 xh9$ZavB*  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 >zL5*:G  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 m_Q&zp["  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: _!, J iOI  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 q-_!&kDK"  
  +-*/&|^等 ^->S7[N?  
2. 返回引用。 nu-&vX  
  =,各种复合赋值等 :E~rve'  
3. 返回固定类型。 #RU8 yT  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m~Q24Z]!'&  
4. 原样返回。 k1zK3I&c_  
  operator, j4 #uj[A  
5. 返回解引用的类型。 PR$;*|@  
  operator*(单目) ^i!6z2/  
6. 返回地址。 v0E6i!D/  
  operator&(单目) |K-`  
7. 下表访问返回类型。 |vGHhzZ|  
  operator[] a\}MJ5]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 iQ2j ejd3(  
  operator<<和operator>> zUv#%Q8vw  
6},[HpXRc4  
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。 |m ?ZE:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fHH  
Rc1k_fZ}  
template < typename Left > 650qG$  
struct value_return S 593wfc  
  { g; ] '  
template < typename T > PRTjXq6)5  
  struct result_1 324XoMO  
  { &g^*ep~|#  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; <.gDg?'3  
} ; >X05f#c"v/  
p e+h8  
template < typename T1, typename T2 > GbL1<P$V  
  struct result_2 9jEH"`qqk  
  { L*A-&9.p3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; 0*rD'?)K+  
} ; b"N!#&O]  
} ; M~|7gK.m1  
\i%mokfbc  
+>vKI8g*RH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait ,bd jk(  
&s(&B>M  
下面我们来剥离functor中的operator() uXh:/KO  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 3Ioe#*5\  
Kob,}NgqZ  
return l(t) op r(t) +?m.uY(  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) xHJkzI  
return op l(t) zp1ym}9M  
return op l(t1, t2) \P?X`]NwnO  
return l(t) op bG@2f"  
return l(t1, t2) op tZKw(<am  
return l(t)[r(t)] fZ7AGP   
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] zN|k*}j1J  
SFDTHvXu#_  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Q zaD\^OF  
单目: return f(l(t), r(t)); z"UC$  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); kv3Dn&<rJ  
双目: return f(l(t)); V<H9KA  
return f(l(t1, t2)); Op ?"G  
下面就是f的实现,以operator/为例 ^sLx3a  
"W(Ae="60  
struct meta_divide 8iJB'#''*  
  { RK|*yt"f"  
template < typename T1, typename T2 > lYQ|NL():  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) qclc--fsE  
  { 'Uf?-t*LT@  
  return t1 / t2; 6xJffl  
} \?^2}K/  
} ; Z}dK6h5+'  
e:9EP,  
这个工作可以让宏来做: F1L[3D^-  
!!^z6jpvn  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ <d H@e  
template < typename T1, typename T2 > \ Q,xL8i M,  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l_+@Xpl  
以后可以直接用 d)Yl D]I  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 3 J04 $cD  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 }:ZA)  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 7 D#y  
iT4*~(p 3  
bhpku=ov  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 UGhEaKH~R  
[c 8=b,EI  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > H,X|-B  
class unary_op : public Rettype 0Lxz?R x]<  
  { 8v& \F  
    Left l; =W.}&  
public : qMNW w\k  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} P)=.D u)  
Lau@HYW0  
template < typename T > ZLv/otf:|"  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const vv @m{,7#Y  
      { .="X vVdkp  
      return FuncType::execute(l(t)); fq6%@M~  
    } == 5F[UX  
n_e'n|T  
    template < typename T1, typename T2 > ?W'p&(;  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3N+lWuE}K  
      { cj8cV|8@  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); m,E$KHt (  
    } +JU , ^A#X  
} ; i U$ ~H  
U4pIRa)S  
!SQcV'  
同样还可以申明一个binary_op |/*Pimk  
F`nQS&y  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Z nc(Q  
class binary_op : public Rettype S }`sp[6  
  { d qn5G!fI  
    Left l; LSJ?;Zg(=z  
Right r; d]l8ei@>h  
public : e{P v:jl  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} WKEb '^  
dq[h:kYm  
template < typename T > FLqN3D=yQ  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )?*YrWO{  
      { I9*cEZ!l=e  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n~*".ZC'Y  
    } %X{EupiFA  
@Iv;y*y  
    template < typename T1, typename T2 > fe?Z33V  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RP&bb{Y  
      { l]R0r{{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yLX $SR  
    } K T}  
} ; &r5q,l&@n  
5yy:JTAH5  
`C+<! )2  
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 kz"uTJK  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9Yx(u 2PQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) JbMTULA  
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。 $1an#~  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _IDZ.\'>$  
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。。。 pN%&`]Wev  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N4!`iS Y  
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) &v{Ehkr*  
下面是修改过的unary_op zH8E,)  
fd\RS1[  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > %z><)7  
class unary_op iQwQ5m!d &  
  { yGZsNd {a&  
Left l; S(Yd.Sp  
  E $@W~).!  
public : u/zBz*zh  
S\ k<  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} e3?=1ZB  
:]^e-p!z  
template < typename T > ~&?bU]F  
  struct result_1 x*Lt]]A  
  { +&Ld` d!n  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; tgK I  
} ; '$K E= Jy  
jVj5; }  
template < typename T1, typename T2 > XIeLu"TSL  
  struct result_2 ]A#lV$  
  { ^:eZpQ [,  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ;;Q^/rkC  
} ; )O]T}eI  
WSkGVQu  
template < typename T1, typename T2 > =l ,P'E  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const AlSO  
  { 6OES'3Cy  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); '|C3t!H`  
} &NE e-cb[  
X%1TsCKMj  
template < typename T > rH+OXGoB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3FEJ 9ZyG  
  { b'H'QY   
  return OpClass::execute(lt(t)); RpHlq  
} I2ek`t]  
&|>+LP@8  
} ; 24mdhT|  
H"C'<(4*\  
]n22+]D  
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 _"DS?`z6  
好啦,现在才真正完美了。 %`vzQt`>  
现在在picker里面就可以这么添加了: w2 )Ro:G  
o u|emAV  
template < typename Right > DX>a0-Xj  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const Qw5nfg3T  
  { Wgq|Q*  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OG,P"sv  
} sGvbL-S-f:  
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。 \U~4b_aN  
^[L(kHOGzk  
J~Xv R  
]$ew 5%  
[uq>b|`R G  
十. bind pMc6p0  
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。 fCl}eXg6w  
先来分析一下一段例子 ]Z JoC!u  
DHidI\*gT  
(JhX:1  
int foo( int x, int y) { return x - y;} N0U/u'J!g  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 #Ondhy%h[  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 )Nv1_en<!  
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。 l.[pnLD  
我们来写个简单的。 CI|lJ  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: kmuksT\)a  
对于函数对象类的版本: PJnC  
B[vj X"yg  
template < typename Func > ^?69|,  
struct functor_trait )M*w\'M  
  { TQ Vk;&A  
typedef typename Func::result_type result_type; 2EY"[xK|  
} ; ?HZp @ &  
对于无参数函数的版本: T:|/ux3  
A]1Nm3@  
template < typename Ret > prBLNZp  
struct functor_trait < Ret ( * )() > J3Mb]X)_}  
  { /YKd [RQ  
typedef Ret result_type; d1/emwH  
} ; D)_ C@*q  
对于单参数函数的版本: Rd?}<L  
>%JPgr/ 8  
template < typename Ret, typename V1 > Otn,UoeeB  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?I.9?cQXZ  
  { QaX.Av  
typedef Ret result_type; R{hX--|j  
} ; bIKg>U'5d  
对于双参数函数的版本: (iIw }f)w  
&{iC:zp  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 3KLUH=)P  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > z*Sm5i&)_q  
  { I Mgd2qIC  
typedef Ret result_type; p:,Y6[gMo  
} ; ~Eut_d  
等等。。。 ^S#;   
然后我们就可以仿照value_return写一个policy yTaMlT|  
-H1=N  
template < typename Func > ^}3^|jF  
struct func_return <QtZ6-;_f  
  { fF:57*ys  
template < typename T > -F[8 ZiZ  
  struct result_1 ^s,3*cAU  
  { yr]ja-Y  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \}-4(Xdaq  
} ; y)f.ON36I  
!`ol&QQ#  
template < typename T1, typename T2 > t@RYJmW  
  struct result_2 SpH|<L3  
  { a"~o'W7  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; " T(hcI   
} ; fV:15!S[  
} ; B|(g?  
6|97;@94  
J )1   
最后一个单参数binder就很容易写出来了 h\RX/C!+  
B6XO&I1c  
template < typename Func, typename aPicker > =j]y?;7q  
class binder_1 !U`&a=k  
  { .soCU8i3  
Func fn; >T$0*7wF  
aPicker pk; 9rB3h`AVF  
public : uf(ayDE  
#J5BHY~  
template < typename T > <H[w0Z$  
  struct result_1 yUoR6w  
  { l![M,8  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; P jQl(v&O  
} ; Q G) s  
j KU2  
template < typename T1, typename T2 > WR+j?Fcf  
  struct result_2 -oD,F $Rb  
  { MVatV[G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; '.}}k!#  
} ; (qcFGM22U  
0AZ9I!&i  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w0QtGQ|  
aRd~T6I  
template < typename T > b[%@3}E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ]l7W5$26 @  
  { +in)(a.  
  return fn(pk(t)); "+DA)K  
} o Rfb4+H&  
template < typename T1, typename T2 > h*%p%t<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const g 2Fg  
  { s5,@=(,  
  return fn(pk(t1, t2)); HOW<IZ^  
} BD6!,  
} ; H`[FC|RYyE  
K'OG-fn;  
8lQ/cGAc  
一目了然不是么? hzD)yf  
最后实现bind a%go[_w  
B'/U#>/  
]#~J[uk  
template < typename Func, typename aPicker > ;W0J  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 0'&C5v'  
  { g%2G=gR$?z  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 'afW'w@  
} m:_#kfC&K"  
v[CR$@Y  
2个以上参数的bind可以同理实现。 qxRsq&_  
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。 lL}6IZ5sb  
>=k7#av  
十一. phoenix a%q,P @8  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: %p7 ?\>  
_z_YJ7A>  
for_each(v.begin(), v.end(), `&;#A*C0  
( ^!['\  
do_ !D22HSv(w  
[ a[ULSYEi  
  cout << _1 <<   " , " lp*5;Ls'q  
] NF$6yv9C  
.while_( -- _1), %Tp9G Gt  
cout << var( " \n " ) #rHMf%0  
) vbJ<|#|r-  
); 6/!:vsa"3  
288mP]a(v_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: mF gqM:  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor dJ"44Wu+J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 r*HSi.'21  
那么我们就照着这个思路来实现吧: cT(nKHL  
qw+ 7.h#V  
YB*)&@yx  
template < typename Cond, typename Actor > 5{H)r   
class do_while wXNng(M7  
  { )St0}?I~  
Cond cd; p{?duq=  
Actor act; fb f&bJT  
public : Q}#4Qz~n  
template < typename T > RXRbW%b  
  struct result_1 9FEhl~&  
  { ZfM]A)  
  typedef int result_type; e.\>GwM  
} ; 2d[tcn$;h]  
'{`KYKLP+  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} j)i c7 b  
besc7!S  
template < typename T > s:<y\1Ay  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const {[uhIJD3g6  
  { 2e6P?pX~2  
  do 8Y SvBy  
    { `!8\ |/  
  act(t); |\bNFnn(  
  } c coi  
  while (cd(t)); ~HY)$Yp;  
  return   0 ; e_-g|ukC  
} ]W3u~T*  
} ; df{?E):  
n%r>W^2j  
lG6&uMvo  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). lB}?ey   
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。 s.(.OXD&  
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。 y9}qB:[bR  
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。 f y|JE9Io_  
下面就是产生这个functor的类: uVYn,DB`  
:b9#e g  
<B%wq>4S  
template < typename Actor > b'( AVA  
class do_while_actor Ioe.[&o6B  
  { ]xf89[;0  
Actor act; _9oKW;7f7  
public : 6I[*p0j5  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} mI2Gs) SO  
|A4B4/!  
template < typename Cond > 7$7|~k  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; !19T=p/:$  
} ; -cUW,>E  
:] Wn26z)  
"]^U(m>f  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 w !kk(QMV  
最后,是那个do_ +sJ{9#6  
fe\'N4  
3SM'vV0[  
class do_while_invoker A._CCou  
  { xK8m\=#  
public : NO/$} vw  
template < typename Actor > 52^3N>X4X  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const N+V#=U y  
  { QM!UMqdj  
  return do_while_actor < Actor > (act); yS)k"XNb  
} B^19![v3T  
} do_; Zn1((J7  
'"Cqq{*  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ks$5$,^T2o  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 <F`9;WX  
最后来说说怎么处理break和continue 02 FLe*zQ  
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。 lC*xyO K  
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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