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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda oTvg%bX  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 F lVG,Z  
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, AM?ZhM  
\GHj_r  
k @fxs]Y_L  
)r"R  
  class filler b:9"nALgC  
  { B0RVtbK  
public : v"2A?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} MX*4d{l  
} ; A PSkW9H  
,&,XcbJ  
_H U>T  
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: :{eYm|2-  
N\ <riS9  
D+AkV|  
!|9@f$Jv  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 0xi2VN"X  
`!X8Cn  
"uZ^zV`"  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <>5n;-  
-A L^  
D Q4O  
7&etnQJ{  
二. 战前分析 CNV^,`FX  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 *pO`sC>  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 bfb9A+]3'  
zBca$Vp  
hH$9GL{H  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); >8>s K(S]  
  /* --------------------------------------------- */ Z!q$d/1  
vector < int *> vp( 10 ); .,VLQ btg  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); \1?'JdN  
/* --------------------------------------------- */ `+."X1  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Q-iBK*-w  
/* --------------------------------------------- */ @(6P L^I  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); iqoMQ7%  
  /* --------------------------------------------- */ tw 3zw`o:  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); owa&HW/_  
/* --------------------------------------------- */ uu-M7>+  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 0WZd$  
 ^[I> #U  
yz>S($u  
/^K-tz-R  
看了之后,我们可以思考一些问题: \0i0#Dt9  
1._1, _2是什么? ;fQIaE&H  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 AH#a+<;a  
2._1 = 1是在做什么? v! DU ewz  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 y]!#$C /  
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。 Lf.Ia *R:  
{qSMJja!t  
6*1f -IbV  
三. 动工 $? Z}hU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: .LM|@OeaD!  
f\hQ>MLzt  
#xR=U"  
> B;YYj~f}  
template < typename T > Qo]qs+  
class assignment Dm?:j9o]g  
  { d=\TC'd"{  
T value; lQgavP W!  
public : 2.{zf r  
assignment( const T & v) : value(v) {} vytO8m%U  
template < typename T2 > @}r s6 G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } o=zl{tZV  
} ; wqjR-$c  
KAVkYL0  
~4#D G^5  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 M`iE'x  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment Q`O~f<a  
bO('y@)X  
TQ~a5q  
00-2u~D&  
  class holder Rw63{b/  
  { J`; 9Z  
public : K4RQ{fWpm  
template < typename T > >CcDG  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const c[3x>f0  
  { klc$n07  
  return assignment < T > (t); L[5U(`q[  
} benqm ~{\  
} ; b!/-9{  
%ol1WG9  
GAs.?JHd  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: svt3gkR0  
[tC=P&<  
  static holder _1; Oku7&L1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 g%)cyri  
/nh3/[u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); EKuLt*a/  
而不用手动写一个函数对象。 #<V5sgq S  
=|fB":vk  
6B b+f"  
roi,?B_8  
四. 问题分析 |g !$TUS.  
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。 FLG{1dS  
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。 0=9$k  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 =RM]/O9  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 IQ$6}.  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 wZ`*C mr  
m}beT~FT_  
五. 问题1:一致性 ^mut-@ N9  
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?| pOB<Bx5t  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 K|D1  
W%MS,zkAE  
struct holder $ \!OO)  
  { +sq_fd ;'D  
  // =<TJ[,h et  
  template < typename T > X #$l7I9H  
T &   operator ()( const T & r) const &:}WfY!hX  
  { J9J/3O Q=  
  return (T & )r; kf95)iLo  
} cQ`0d3  
} ; s? Gv/&  
n0V^/j}  
这样的话assignment也必须相应改动: Uu Zjf9}  
tHM0]Gb}  
template < typename Left, typename Right > pUu<0a^  
class assignment jnM}N:v  
  { _0ZBG(  
Left l; (7$BF~s:,  
Right r; Nn?$}g  
public : xbCQ^W2YU|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} l?xd3Z@7[  
template < typename T2 > Bq-}BN?pz  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } V8pZr+AJ  
} ; MlbcJo3  
@ W,<8  
同时,holder的operator=也需要改动: /* "pylm  
4l> d^L  
template < typename T > \lwLVe  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const :N_DJ51  
  { 7e#|Iq:o  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C/9]TkX}q  
} e)XnS'  
3m&  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 }{&;\^i  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 CHCT e  
[;~"ctf{  
return l(rhs) = r; nuA 0%K  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 *q[;-E(fZ#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eq<!  
.Ep&O#  
template < typename Tp > E},zB*5TH  
class constant_t |GP&!]  
  { 5-&"nn2*}1  
  const Tp t; b0x%#trA{  
public : R. vVl+  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} PY+4OZ$  
template < typename T > Qf'g2 \  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const )NqRu+j  
  { 8NJT:6Q7l  
  return t; [1z.JfC :S  
} :" @-Bcln  
} ; 8L6b:$Y3@C  
g^\!> i  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 h7o.RRhK  
下面就可以修改holder的operator=了 Tv 5J  
$ 1m}lXk  
template < typename T > T)ISDK4>S"  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const M[Nv>  
  { h 'Hnq m  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); Ua=r24fy  
} xZ >j Q_}  
9}4~3_gv;M  
同时也要修改assignment的operator() ip1gCH/?_+  
N8J(RR9O  
template < typename T2 > S a}P |qI  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } cz|?j  
现在代码看起来就很一致了。 -_O j iQ R  
3od16{YH  
六. 问题2:链式操作 NBLjBa%eL  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -YrMVoZl  
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。 !E)|[:$XT  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 [ Q/kNK  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 XBO( *6"E  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct +!$`0v   
~mMTfC~9  
template < typename T > @S>;t)\J  
struct result_1 64>CfU(  
  { #5{BxX&\  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; MpIiHKQ G9  
} ; lXzm)  
!aL=R)G&e  
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: ~CdW: t  
d9%P[(yM^  
template < typename T > - leYR`P  
struct   ref |f.,fVVV;  
  { XGjFb4Tw7  
typedef T & reference; v53|)]V  
} ; RAuVRm=E  
template < typename T > #l3)3k* ;  
struct   ref < T &> Tf? `_jL  
  { .*.eY?,V  
typedef T & reference; sH > zsc  
} ; rUAt`ykTmN  
m - hZ5 i  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 8%xBSob{j  
M.:JT31>1  
template < typename T > =);@<Jp  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const j['B9vG  
  { Z_ Y'#5o#  
  return l(t) = r(t); l\uNh~\  
} x($Djx  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 uU^iY$w  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Xil;`8h  
Wcm8,?*  
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 {Qn{w%!|  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: HPJHA ,  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LIQ].VxIs  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 s{j A!T}  
最后的布局是: ;-;lM6zP  
                Add gU NWM^n  
              /   \ mVh;=>8K  
            Divide   5 BBv+*jj  
            /   \ "^a"`?J  
          _1     3 ~!cxRd5;F  
似乎一切都解决了?不。 V w58w`e  
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。 8F@Sy,D  
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。 m7u`r(&  
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: 0z4M/WrNt  
ItZYOt|Hn  
template < typename Right > 2i1xSKRYrD  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const &ODo7@v`1  
Right & rt) const bSz7?NAp  
  { `u PLyS.  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 6]kBG?m0  
} Kr `/sWZ  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 fFWi 3.  
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。 Hrph>v  
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。 6 .)Xeb"  
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。 R^ P>yk8  
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。 "Aw)0a[j1  
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? H\\FAOj  
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: 5Z5x\CcC3  
|r36iUHZS  
template < class Action > Id>4fF:o  
class picker : public Action >xq. bG  
  { m8e()8lZ3  
public : Kfr1k  
picker( const Action & act) : Action(act) {} P".IW.^kk~  
  // all the operator overloaded 4v3gpLH  
} ; ;ko6igx)+  
F"O\uo:3  
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。 eF9GhwE=  
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: VuH ->  
IF\ @uo`  
template < typename Right > 2lOUNxQ$  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const =WBfaxL}  
  { DuZZu  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q~VM.G  
} /kg#i&bP~  
Gn_DIFa  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > (V]3w  
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。 P)J-'2{  
't0M+_J  
template < typename T >   struct picker_maker 6Io}3}3  
  { L/`1K_\l  
typedef picker < constant_t < T >   > result; w D r/T3  
} ; :zLf~ W  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > T<? kH  
  { FO:L+&hr?>  
typedef picker < T > result; ^\?Rh(pu  
} ; .g\Oj0Cbxh  
K,,) FM  
下面总的结构就有了: LdN[N^n[H  
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。 k0K$OX*:e  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 p'1/J:EnV  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !4'Fz[RK  
至此链式操作完美实现。 v^8sL` F  
UeLO`Ug0;  
QuPz'Ut#  
七. 问题3 i/1$uQ  
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。 >7%T%2N  
yNP4Ey  
template < typename T1, typename T2 > V-n{=8s  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zqXF`MAB=  
  {  gu[EYg  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); \AKP ea=  
} j-W$)c3X  
dS4zOz"  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: tHZ"o!(S  
Zr2!}jD9a  
template < typename T1, typename T2 > (I#6!Yt9J  
struct result_2 Ez5t)l-  
  { iae NY;T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; fs&$?mHL){  
} ; '5De1K.\`  
Q47R`"  
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? J 3C^tV  
这个差事就留给了holder自己。 jqc}mI\#  
    _lwKa, }  
a*U[;(  
template < int Order > jTIG#J)  
class holder; ~$5XiY8A  
template <> ng!cK<p  
class holder < 1 > i\ X3t5  
  { +KIz#uqF8Z  
public : 85q/|9D  
template < typename T > YRX^fZ-b  
  struct result_1 ,v>;/qm  
  { }RI_k&;  
  typedef T & result; rxu_Ssd@"  
} ; _G/ R;N71  
template < typename T1, typename T2 > jgIG";:Q  
  struct result_2 m{ !$_z8:  
  { !ZH "$m|  
  typedef T1 & result; $sda'L5^p  
} ; #NYnZ^6e  
template < typename T > dR1IndZl  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *YvtT (Gt  
  { ;'8P/a$  
  return (T & )r; \2 N;V E  
} %bN{FKNN  
template < typename T1, typename T2 > otR7E+*3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |<,qnf | -  
  { vu\W5M  
  return (T1 & )r1; 'kt6%d2  
} @Xl(A]w%!  
} ; s.i9&1Y-!  
WF~BCP$OR  
template <> z}u`45W+  
class holder < 2 > w a(Y[]V  
  { 8^y=YUT  
public : s_IFl5D]  
template < typename T > %"A8Af**I  
  struct result_1 >,]a>V  
  { N wk  
  typedef T & result; )- &@ 8`  
} ; PKrG6% W+  
template < typename T1, typename T2 > 9u{[e"  
  struct result_2 &'W7-Z\j-  
  { ?j.a>{  
  typedef T2 & result; Q!@M/@-Ky  
} ; E2>{ seZ  
template < typename T > K9%rr_ja!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 04Zdg:[3-!  
  { rCDt9o>  
  return (T & )r; ]?@ [Ny=0  
} DPxx9lN_rx  
template < typename T1, typename T2 > ;7:} iKU  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 7CH&n4v  
  { KJec/qca  
  return (T2 & )r2; cLf90|YFp  
} L{%L*z9J  
} ; ,5;M(ft#  
`J,>#Y6(J  
>:6iFPP  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 M> WWP3  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: z.-yL,Rc`-  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Eb4NPWo  
";rXCH.  
return l(i, j) = r(i, j); ) Su>8f[?e  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `D[O\ VE  
IdAh)#) 7  
  return ( int & )i; yO%^[c?  
  return ( int & )j; ?m]vk|>  
最后执行i = j; JT0j2_*Rr  
可见,参数被正确的选择了。 XYWyxx5`  
%eDSo9Y  
by @qg:  
@iuX~QA[9  
:k1?I'q%  
八. 中期总结 -#f.}H'  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: )v_Wn[Y.H  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 ';FJs&=I  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  (yP1}?  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor d9v66mpJM  
8)9-*Bzj   
.4%z$(+6  
O00;0wu  
i&>^"_4rc  
({t^/b*8  
九. 简化 +=E\sEe  
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。 5`p9Xo>)yW  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Y bJg{Sb  
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: ZcXAqep8'  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 5HOl~E  
  +-*/&|^等 H^n@9U;[K  
2. 返回引用。  wkZwtq  
  =,各种复合赋值等 Ak@!F6~  
3. 返回固定类型。 <7 U~0@<Y  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 0 (-4"u>?  
4. 原样返回。 CHKhJ v3+4  
  operator, 8C*@d_=q  
5. 返回解引用的类型。 WBWW7HK  
  operator*(单目) ]?=87w  
6. 返回地址。 ,1mL=|na  
  operator&(单目) -z`%x@F<&L  
7. 下表访问返回类型。 qF~9:`  
  operator[] Mn ,hmIz  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 >1!u]R<3  
  operator<<和operator>> G%bv<_R  
J "I,]  
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。 ?P0b/g  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: gvT}UNqL  
zz U,0 L  
template < typename Left > gP QOv  
struct value_return $}W T"K  
  { T)I)r239h  
template < typename T > gf8o~vKX$G  
  struct result_1 %evb.h)  
  { aNu.4c/5  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; I^k&v V  
} ; @)h>vg  
06Wqfzceb  
template < typename T1, typename T2 > $4g {4-)  
  struct result_2 o^2MfFS  
  { ZXb|3|D  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; F0_w9"3E~  
} ; fU|v[  
} ; .S|7$_9;b  
sn:VMHrOT  
j_g(6uZhz3  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait j ^j"w(a  
XF(D%ygeC  
下面我们来剥离functor中的operator()  =Iop  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |-V:#1wR.]  
&233QRYM  
return l(t) op r(t) (y]Z*p:EW  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) L@H^?1*L?  
return op l(t) jaEe$2F2  
return op l(t1, t2) bI ;I<Qa  
return l(t) op MBt\"b#t  
return l(t1, t2) op &'fER-  
return l(t)[r(t)] pSlc (M>  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Y_[7q<L  
`r SOt *<  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: P0}B&B/a:  
单目: return f(l(t), r(t)); Fqw4XR_`~  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); e7GYz7  
双目: return f(l(t)); ?:$ q~[LY  
return f(l(t1, t2)); Kb+SssF  
下面就是f的实现,以operator/为例 vgy.fP"@  
MuD ? KK  
struct meta_divide phH@{mI  
  { sA?8i:]O:  
template < typename T1, typename T2 > iKo2bC:.&  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) iz-z?)%  
  { q~9-A+n  
  return t1 / t2; QtnNc!,n  
} [voZ=+/  
} ; ~Fh+y+g?  
+ytP5K7  
这个工作可以让宏来做: q~> +x?30  
Y!xPmL^]?  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 5?$MZaT  
template < typename T1, typename T2 > \ _R ]s1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; &7\}S qp  
以后可以直接用 wIi(\]Q  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Dazm8_x  
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 s\ C ,5  
(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。。。) NC~?4F[  
H[.)&7M\  
-*mbalU,J  
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 ) Z3KO  
EmT_T 3v  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |c0^7vrC  
class unary_op : public Rettype fd *XK/h  
  { R-m5(  
    Left l; %/I:r7UR{  
public : < +*  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} LA;f,CQ  
2!-Q!c`y  
template < typename T > c #{|sR5  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0M;g&&mF  
      { >s/_B//[  
      return FuncType::execute(l(t)); [;ZCq!)>  
    } s]99'Q",  
.9x* YS  
    template < typename T1, typename T2 > lU!_V%n  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `_cv& "K9f  
      { ^|Z'}p|&  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); a&JY x  
    } 3}\z&|  
} ; z` 6$p1U  
PpFQoY7M  
h.R46:  
同样还可以申明一个binary_op !T<,fR+8X  
X(/fE?%;  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > VX8rM!3  
class binary_op : public Rettype 1_{e*=/y  
  { }i^M<A O  
    Left l; *~P| ? D'  
Right r; -}<Ru)  
public : !k% PP  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} o}r_+\n  
!IR cv a  
template < typename T > _}[WX[Le{  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const AsE77AUA  
      { r1 :TM|5L  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $ H+X'1  
    } ^J>m4`  
ng+sK  
    template < typename T1, typename T2 > <|k :%  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .b_ppieNY  
      { +PE-j| D  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); BC!) g+8  
    } C _he=SV  
} ; =SmU ;t>t/  
F#|y,<}<  
ahg P"Qz  
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 1y:fH4V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Fq~Zr;A  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) M 0}r)@  
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。 ]d(Z%  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Vq0X:<9  
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。。。 95IP_1}?  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 N<SW $ o  
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) =XQGg`8<LB  
下面是修改过的unary_op j_,/U^Ws|f  
E8av/O VUd  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > lfb+)s  
class unary_op #akJhy@m$  
  { Xbmsq,*]  
Left l; e+!xy&u@u  
  yHE\Q  
public : j xI;clr  
">=Ep+ix  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} c[2ikI,n[  
G HQ~{  
template < typename T > QaLaw-lx  
  struct result_1 >x%HqP#_V  
  { (7<G1$:z=  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; b0'}BMJ  
} ; q 1xSylE  
;iYCeL(  
template < typename T1, typename T2 > .BxQF  
  struct result_2 6, j60`f)  
  {  kVZs:  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; Qa/1*Mb  
} ; Da)p%E>Q  
-flcB|I`  
template < typename T1, typename T2 > f {2UL ?y  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const +a,#BSt  
  { dpE^BWv3  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h{"SV*Xpk/  
} D8! Y0  
"Ia.$,k9  
template < typename T > J#H,QYnf(L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yz0#0YG7  
  { g]h@U&`~u_  
  return OpClass::execute(lt(t)); pvl];w  
} *MfH\X379  
8h)7K/!\  
} ; mI<sf?.  
Xk!{UxQKQ  
0x5\{f  
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 <WWZb\"{  
好啦,现在才真正完美了。 WYRC_U7  
现在在picker里面就可以这么添加了: eK(k;$4\^Y  
FT>>X P8  
template < typename Right > 3d;J"e+?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const jQ7;-9/~N  
  { 6K7lQ!#}Q  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); h3E}Sa(MQ:  
} ;=@O.iF;H  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Jm)7!W%3  
vK/`or3U  
5h Sd,#:  
#s(ob `0|  
bZUw^{~)D  
十. bind OR+_s @Yg  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 &b,A-1`w_  
先来分析一下一段例子 QsPg4y3?D  
\s)$AF  
r2tE!gMC  
int foo( int x, int y) { return x - y;} j0oto6z~b  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 8 [,R4@  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 vv)O+xt  
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。 }vx 46  
我们来写个简单的。 \2~\c#-k  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: I+W,%)vb  
对于函数对象类的版本: ze9n}oN  
Ki:t!vAO  
template < typename Func > S['%>  
struct functor_trait ]qZj@0#7n  
  { V/DMkO#a  
typedef typename Func::result_type result_type; };}N1[D   
} ; R-W.$-rF  
对于无参数函数的版本: qp*~  |  
,hJx3g5#n  
template < typename Ret > WoN JF6=?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > JXww_e[  
  { %@ >^JTkY8  
typedef Ret result_type; 3&E@#I^] ,  
} ; IDF0nx]  
对于单参数函数的版本: E0HE@pqr  
LZG(T$dI  
template < typename Ret, typename V1 > !s$1C=z5u  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > bUy!hS;s  
  { dtV*CX.D.7  
typedef Ret result_type; f6SXXkO+  
} ; zV15d91GX  
对于双参数函数的版本: /W f.Gt9[  
r$M<vo6C  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > |;aZi?Ek[  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "ivVIq2  
  { t:oq't  
typedef Ret result_type; BINHCZ  
} ; =^Ws/k  
等等。。。 (7,Q4T  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy c3rj :QK6I  
-sf[o"T,j  
template < typename Func > Jk`l{N  
struct func_return "g"%7jK  
  { /_expSPHl  
template < typename T > v`'Iew }  
  struct result_1 h(~of (  
  { 4/\Ynb.L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; }h/7M  
} ; &\5bo=5V  
fTX|vy<EMI  
template < typename T1, typename T2 > U4Y)Jk  
  struct result_2 %< ;u JP K  
  { vKPLh   
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; %RwWyzm#\  
} ; ow`F 7  
} ;  xi<}n#  
WSU/Z[\`H  
v^t oe  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 RxV " ,  
)eSQce7H  
template < typename Func, typename aPicker > dci,[TEGu  
class binder_1 hWn-[w/l_  
  { =<#++;!I  
Func fn; S}Z@g  
aPicker pk; 6v}q @z  
public : T8*;?j*@  
o9M r7  
template < typename T > is%ef  
  struct result_1 3*7klu  
  { eLHhfu;k  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; `x#}co  
} ; kDR5kDiS  
y fuH  
template < typename T1, typename T2 > it>l?h7I  
  struct result_2 H8@z/  
  { *U\`HUW  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7FaF]G  
} ; })PU`?f  
 C !v%6[  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} BGH'&t_5  
KG(l=? N  
template < typename T > d}?KPJ{  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p? VDBAx  
  { PRyzvc~  
  return fn(pk(t)); 6"[,  
} m^RO*n.  
template < typename T1, typename T2 > {SZv#MrK  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const vkYiO]y  
  { g^=Ruh+  
  return fn(pk(t1, t2)); Ya<V@qd  
} ,k@i Nid  
} ; "ZNy*.G|[  
?< Ma4yl</  
D^t: R?+  
一目了然不是么? LZ(K{+U/  
最后实现bind 'c/8|9jX  
M3d%$q)<rW  
x FvK jO)  
template < typename Func, typename aPicker > dgByl-8Q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Hy'EbQ  
  { r M}o)  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); |w>b0aY  
} CNWA!1n^Hy  
"N,@J-]/k  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Gt,VSpb~s  
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。 o=lZl_5/u;  
v}!^RW 'X  
十一. phoenix ='e_9b\K  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: F,mStw:  
|1(L~g  
for_each(v.begin(), v.end(), 9RK.+ 2  
( I&&;a.  
do_ MQ'=qR  
[ }-Nc}%5  
  cout << _1 <<   " , " i\4YT r,  
] S%G&{5  
.while_( -- _1), z 7cA5'c  
cout << var( " \n " ) .F _u/"**  
) 9A`^ (  
); v[DxWs8q  
cp`ZeLz2^  
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: BuitM|k'  
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 y<BG-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 Xoq -  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ;<F^&/a|yQ  
uaLjHR0  
8|!"CQJ|H  
template < typename Cond, typename Actor > (Dba!zSs  
class do_while XZTH[#MqeI  
  { KfC{/J\   
Cond cd; mZnsr@KF  
Actor act; >V%.=})K  
public : ).tTDZ   
template < typename T > h>z5m   
  struct result_1 hfvC-f97L  
  { au+:-Khm  
  typedef int result_type; ]% G#x  
} ; [KW)z#`*  
zCS }i_ p  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} cw_B^f8^  
x%dVD  
template < typename T > eQfXUpk3@I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T&<ee|t@{  
  { y"_rDj`  
  do a]8W32  
    { w`/~y   
  act(t); szOa yAS  
  } g`6I,6G  
  while (cd(t)); *~UK5Brf1  
  return   0 ; z4]z3U<}3]  
} AZ\f6r{  
} ; J'wJe,  
$9 G".T  
d]?fL&jr  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 0yb9R/3.  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 YEB7X>p#  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 s`]SK^j0  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 G2=d q  
下面就是产生这个functor的类: ,nUovWN07  
GN+,9  
n (Um/  
template < typename Actor > _Qb ].~  
class do_while_actor lI9|"^n7F  
  { ZV-Yq !|t  
Actor act; ,L\KS^>  
public : 9S5C{~P4  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} O4^' H}*  
b: I0Zv6  
template < typename Cond > tCj\U+;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ;  ftV~!r  
} ; @,]$FBT"5  
2H~E~6G  
*M$$%G(4  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 E7<l^/<2S+  
最后,是那个do_ 9SU/ 86|N  
LO%OH u}]  
}fhGofN$e  
class do_while_invoker BMn`t@!x  
  { , LqfwA|  
public : pA\"Xe&  
template < typename Actor > L*{E-m/  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const Yg;7TKy  
  { ;;432^jD  
  return do_while_actor < Actor > (act); LS<*5 HWX  
} ,jy9\n*<t9  
} do_; Q_k'7Z\g$  
iW[%|ddk  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? _6aI>b#yL  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ?nM]eUAP  
最后来说说怎么处理break和continue TH~"y  
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。 j:2*hF!E  
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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