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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda _Ssv:x c,  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 tvj'{W  
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, C~ }Wo5  
k<j)?_=`  
|$.sB|_ N  
1v[#::Bs  
  class filler R uFu,H-  
  { bAy5/G!_R  
public : %`s9yRk9>E  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #/XK&(X  
} ;  4s1kZ`e  
=B o4yN  
<Hr@~<@~  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: My6]k?;}(  
gk_Xu  
Tl/Dq(8JH  
 a`h$lUb-  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); ('o; M:  
0\_R|i_`>  
>ihe|WN  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 N?U&(@p  
=DF@kR[CH"  
qI V`zZc  
b]s1Q ]V  
二. 战前分析 Fb<\(#t  
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。 `>Kk;`  
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 d@>k\6%j  
"]\":T  
\ \mO+N47i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); z7l;|T  
  /* --------------------------------------------- */ @=zBF'<.9  
vector < int *> vp( 10 ); fY\tvo%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); n]ppO U|[  
/* --------------------------------------------- */ gx>mKSzy  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); z_,]fd=o  
/* --------------------------------------------- */ Fp|rMq  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); <2@<r t{  
  /* --------------------------------------------- */ 7i|hlk;  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); &<#BsFz  
/* --------------------------------------------- */ iDkWW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); u2.r,<rC*Q  
b8b PK<  
9:Z~}yX  
szsZFyW )+  
看了之后,我们可以思考一些问题: $b 71  
1._1, _2是什么? j n&9<"W  
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。 |Nd. '|g,  
2._1 = 1是在做什么? !\k#{ 1[!  
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。 m{yNnJ3O  
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。 Mp @(/  
Xi`U`7?D(=  
3<' Q`H>  
三. 动工 kA :;c}p  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: yNMwd.r[  
6pz:Lfd80  
xY}j8~k  
uu/7Ie  
template < typename T > "s6_lhu=E7  
class assignment [t=+$pf(-  
  { +5}T!r  
T value; 0v)mgrl=,  
public : SFPIr0 u  
assignment( const T & v) : value(v) {} d=OO(sf  
template < typename T2 > !J?=nSu  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,'{B+CHoS  
} ; U &k 3  
_nFvM'`<  
3\l9Sf=M|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 nz?BLO=  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment J2k'Ke97o  
iC0,zk4&  
tZBE& :l  
;A'17B8  
  class holder ph'SS=!.  
  {  SSM> ID  
public : ZZJ"Ny.2  
template < typename T > nPX'E`ut-V  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5<8>G?Y  
  { v&,VC~RN-J  
  return assignment < T > (t); B-p5;h>  
} (S 3kP5:F  
} ; 3A/MFQ#2  
@y2Bq['  
xfQ;5n  
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: tJfN6  
t"Rf67  
  static holder _1; JM9Q]#'t  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Ps5wQaS  
) G&3V  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 3>3ZfFC  
而不用手动写一个函数对象。 " yl"A4p S  
j|8{Vyqd  
R,Uy3N  
d"uM7PMs7x  
四. 问题分析 T<,tC"  
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。 (&x\,19U$  
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。 \>k#]4@rp  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。  xyCcd=  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 j 0NPd^  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 GB Un" _J  
.tZ$a_O  
五. 问题1:一致性 >(J!8*7  
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?| MNE)<vw>  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %R"nm  
wWswuhq<  
struct holder ttt&sW`  
  { U.jMK{  
  // td$Jx}'A  
  template < typename T > !t{!.  
T &   operator ()( const T & r) const \zDV|n~{w  
  { @TG~fJSA12  
  return (T & )r; 4tKf  
} #?| z&9  
} ; QNBzc {XB  
$ $+z^%'_  
这样的话assignment也必须相应改动: YH$`r6\S  
h"m7r4f  
template < typename Left, typename Right > i<![i5uAI  
class assignment Qp Vm  
  { ai2}vR  
Left l; 5n#&Hjb*F0  
Right r; +}'K6x_  
public : B}T72!a  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} j KK48S  
template < typename T2 > I[C.iILL  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } }RK9Onh3G  
} ; V!!'S h  
$o^}<)DW  
同时,holder的operator=也需要改动: |9JYg7<  
bsVOO9.4-  
template < typename T > "fwuvT 1  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?os0JQVB  
  { H[oi? {L  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); \hX^Cn=6  
} ?+_"2XY  
W5 }zJ)x  
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。 '?4[w]0J<  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 2/WXdo  
o!d0  
return l(rhs) = r; Y6Q6--P  
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。 zE{zX@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: eIl&=gZ6>  
`WL*Jb  
template < typename Tp > .d,Zx  
class constant_t iBt5aUt  
  { B7C6Mau  
  const Tp t; 6ZJQ '9f  
public : \zU R9h  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} g;1 UZE;  
template < typename T > v%w]Q B  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const U/X ^  
  { ^ TS\x/P  
  return t; VB%xV   
} yDrJn* r^  
} ; x(Z@ R\C-a  
zjS<e XLs[  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 }M@pdE  
下面就可以修改holder的operator=了 /:)4tIV  
}I0^nv1  
template < typename T > {zcjTJ=Zt8  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )sr]}S0  
  { |k0VJi  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 1zffPC8jl  
} !.A>)+AK  
PC5FfX  
同时也要修改assignment的operator() -=Hr|AhE  
lPQH_+)Z"  
template < typename T2 > f.{0P-Np  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } t&0p@xLQ  
现在代码看起来就很一致了。 &DV'%h>i=  
? "gy`oCv  
六. 问题2:链式操作 \`^jl  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 d>}%A ]  
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。 aap:~F{]X  
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。 ~tWBCq 6  
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。 A@4Cfb@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct gDrqs>8  
f{J7a1 `_  
template < typename T > =W6P>r_  
struct result_1 F&\o1g-L  
  { .T7ciD  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; "T'!cy  
} ; `@90b 4u  
q&.!*rPD  
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: GZ%R fKyQ  
>Y:ouN~<  
template < typename T > 5"sF#Y&  
struct   ref pGC`HTo|  
  { 6\`,blkX  
typedef T & reference; ]PFc8qv{  
} ; Hi9]M3Ub  
template < typename T > %+.]>''a  
struct   ref < T &> KNn E5f  
  { @1pdyKK  
typedef T & reference; .'4*'i:  
} ; &HE8O}<>  
r&qD!l5y  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: $KiA~l  
k $);<= ZI  
template < typename T > LRs{nN.N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const OygYP  
  { I|.B-$gH  
  return l(t) = r(t); 1)%o:Xy o  
} dZm{?\^_  
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。 Lh+^GQ  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 mHP1.Z`  
pD]Ry" ZG  
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 =($qiL'h  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: NT/}}vES  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 aRV<y8{9  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 oxRu:+N  
最后的布局是: HdGy$m`  
                Add A4# m&o  
              /   \ T57S!CJ^$5  
            Divide   5 ScI9.{  
            /   \ N9i>81tY  
          _1     3 NENbr$,G  
似乎一切都解决了?不。 k~?@~xm,R  
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。 a+X X?uN{  
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。 -Ju!2by  
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: 2]7nw1&  
6 2LZ}yn_"  
template < typename Right > &W ~,q(  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const qn<~ LxQ  
Right & rt) const W6)A":`  
  { G~_dSa@g G  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); #):FXB$a  
} )qKfTt N`  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 55#H A?cR  
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。 rR7}SEa  
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。 \Wo,^qR  
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。 )'qZ6%  
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。 $GcVC (]  
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? K <0ItN v  
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: 5r.{vQ  
NZ Xmrc{S  
template < class Action > kY*D s;  
class picker : public Action 0iwx$u 7[  
  { X&K1>dgWP  
public : 5T,`j=\  
picker( const Action & act) : Action(act) {} !#>{..}}3  
  // all the operator overloaded #"TTI vd0  
} ; 2cww7z/B  
#t;@x_2yD\  
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。 :HwB+Bjy  
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: 7VR+EV  
#wt#-U;  
template < typename Right > vmL0H)q  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const @k6>&PS  
  { Yw./V0Z{@  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B[8  
} EKgTRRW  
Iz VtiX  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > M[SWMVN{  
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。 './s'!Lj  
"/wZtc  
template < typename T >   struct picker_maker edA.Va|0  
  { @q|I$'K]x  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 40mgB4I  
} ; INi(G-!g  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ,zO!`|I  
  { ^xFZ;Yf  
typedef picker < T > result;  w;)@2}  
} ; !}<Y^="  
U@DIO/C,m`  
下面总的结构就有了: o AvX(  
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。 $o5<#g"/T  
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。 I)T]}et  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 [$f  
至此链式操作完美实现。 R0 AVAUG  
aNw8][  
n-0RA~5z  
七. 问题3 X)x$h{ OE  
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。 i#=s_v8  
qE!.C}L +  
template < typename T1, typename T2 > \$W>@w0  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const CB:G4VqOT  
  { 9+_SG/@  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); $QN}2lJ>  
} CM|?;PBuv  
)w=ehjV^m  
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: 6O>NDTd%  
z^'3f!:3  
template < typename T1, typename T2 > ?%(:  
struct result_2 <XDYnWz  
  { EPkmBru ^  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; *#\da]"{  
} ; My vp PW  
R utRA  
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? 2Sz?r d,0f  
这个差事就留给了holder自己。 76Ho\}-U">  
    #0GvL=}k  
DSf  
template < int Order > o-H\vtOjE  
class holder; @|BaZq,g  
template <> xy;u"JY*  
class holder < 1 > ?%K7IJ%  
  { .W>LEz'  
public : 7|bzopLJk  
template < typename T > .ww~'5b0  
  struct result_1 Hwiw:lPq`E  
  { :QGgtTEV""  
  typedef T & result; !g=4\C`mY  
} ; u]RI,3Z  
template < typename T1, typename T2 > 0&wbGbg(W  
  struct result_2 (]ToBju  
  { 9 M>.9~  
  typedef T1 & result; ,E ]vM&  
} ; <MdIQ;I8  
template < typename T > bYt [/K,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const >JVdL\3  
  { ePLpGT  
  return (T & )r; -9)H [}.  
} d%?$UnQ  
template < typename T1, typename T2 > (t[sSl  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const z'"e|)  
  { MEKsL7  
  return (T1 & )r1; :yFUlO:  
} oyC5M+shP9  
} ; m!#'4  
#X 1 GL  
template <> J> Z.2  
class holder < 2 > ; ,9:1.L  
  { 6 rp(<D/_  
public : dBRK6hFC  
template < typename T > j{&*]QTN  
  struct result_1 W!jg  
  { Rq@M~;p  
  typedef T & result; kD*r@s]=  
} ; 2UbTKN  
template < typename T1, typename T2 > !94qF,#1  
  struct result_2 ,uo K'_  
  { &d sXK~9M>  
  typedef T2 & result; 9u0<$UY%  
} ; omu )s '8  
template < typename T > y <] x  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ~CX1WPMI:  
  { nI_UL  
  return (T & )r; 2e?a"Vss  
} jCp^CNbA  
template < typename T1, typename T2 > 2]:Z7Ji  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const pOq9J7BS  
  { WzhY4"p  
  return (T2 & )r2; Bcl6n@{2f  
} ]iezwz`'  
} ; 7 MZ(tOR  
i+@t_pxc  
ioT+,li  
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> >。 5}Z_A?gy  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 1c4@qQyo  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: HRg< f= oz  
^~` t q+  
return l(i, j) = r(i, j); n?mV(?N  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ;%^T*?t  
/ LC!|-1E  
  return ( int & )i; 0zc~!r~  
  return ( int & )j; Lq#$q>!K  
最后执行i = j; ,V &RpKek  
可见,参数被正确的选择了。 {Rtl<W0  
8~|tl,  
K<E|29t^k  
6 ~+/cY-V  
 WfH4*e  
八. 中期总结 hZtJ LY  
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: (5h+b_eB  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kWZ/O  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。  % Z-B{I(  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor p<8Ga.kiN  
9jf2b  
QHPC?a6CD  
- p*j9 z  
cz;gz4d8  
v]@ n'!  
九. 简化 V9/PkuT  
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。 <2ymfL-q  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 ->*'Y;t4  
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: ss'`[QhR2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 }0 b[/ZwQ  
  +-*/&|^等 j-(k`w\  
2. 返回引用。 E-i <^&E  
  =,各种复合赋值等 m!sMr^W  
3. 返回固定类型。 RGz NZc  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) Rd:wMy$  
4. 原样返回。 dW9Ci"~v  
  operator, 56!/E5qgW  
5. 返回解引用的类型。 !~QmY,R  
  operator*(单目) M&ec%<lM  
6. 返回地址。 tWa_-Un3  
  operator&(单目) Hq."_i{I  
7. 下表访问返回类型。 ;To][J  
  operator[] $zD}hO9  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ]}A3Pm- t*  
  operator<<和operator>> p?Jx2(%m  
"2>_eZ#b  
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。 ZE4xF8  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: zOT(>1'  
L%5g]=  
template < typename Left > H-'~c \)  
struct value_return +?y9EZB%  
  { B^lm'/,@  
template < typename T > eG\`SKx_  
  struct result_1 lbnH|;`$]m  
  { D/TEx2.=J3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; '/~j!H4q9  
} ; oa:30@HSb  
KV]8o'  
template < typename T1, typename T2 > IHStN,QD  
  struct result_2 rBrJTF:.  
  { @`H47@e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Hribk[99  
} ; WJF#+)P:Y  
} ; tp?< e  
)Y 9JP@}T  
8"KaW2/%  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 6ujePi <U  
:8jaW?~  
下面我们来剥离functor中的operator() >uVr;,=y  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %:vMD  
2#t35fU  
return l(t) op r(t) a534@U4,  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) -$+`v<[r  
return op l(t) %VmHw~xyF:  
return op l(t1, t2) UCL aCt -  
return l(t) op t%Hy#z1W_  
return l(t1, t2) op '/ v@q]!  
return l(t)[r(t)] zcE[wM  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)]  k.("<)  
q;L~5q."E  
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: ?/ Cl  
单目: return f(l(t), r(t)); yx&'W_Q@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); K3On8  
双目: return f(l(t)); 4;.y>~z  
return f(l(t1, t2)); 9e>Dqlv  
下面就是f的实现,以operator/为例 SxWK@)tP  
)%D>U  
struct meta_divide wR*>9LjeG  
  { NvU~?WN  
template < typename T1, typename T2 > j& ~`wGM  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) QGpAG#M9?  
  { U f <hzP  
  return t1 / t2; +?[,{WtV  
} #I] ^Wo  
} ; q#!]5  
'I8K1Q=/  
这个工作可以让宏来做: I|oS`iLl$  
hA!kkNqV  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ oGXndfd"  
template < typename T1, typename T2 > \ N6wCCXd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; ERQc1G]3Dd  
以后可以直接用 \C eP.,<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) Kfl#78$d  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 9/_F  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) eg$y,Tx  
!Ey=  
k;W`6:Kjp  
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 y+g01z  
M)v4>Rw+  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > z6+D=<  
class unary_op : public Rettype rjLPX  
  { 1{pU:/_W  
    Left l; MrGq{,6C  
public : ~qP_1() ?  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} h.ln%6:d  
]1k"'XG4,  
template < typename T > 4>I >y@^  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const K,' v{wSr  
      { ?cRGdLP'D  
      return FuncType::execute(l(t)); 0/@ ^He8l  
    } ZgD%*bH*B  
.\6q\7Ej  
    template < typename T1, typename T2 > 2MQ XtK  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Un[ 0or  
      {   iE8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); Jv+N/+M47  
    } ].e4a;pt  
} ; d%wy@h  
Z|k>)pv@  
_b)=ERBbCo  
同样还可以申明一个binary_op "ytPS~  
p6Ie?Gg  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > m2|%AD  
class binary_op : public Rettype <QcQ.b  
  { #FNSE*Y  
    Left l; )5NjwLs  
Right r; !Yi2g -(  
public : `EJ.L6j$'  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} uihU)]+@t/  
b:6NVHb%  
template < typename T > )A1u uW (  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3)6&)7`*  
      { _< LJQ  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); q@(MD3OE  
    } WNmG'hlA  
%p t^?  
    template < typename T1, typename T2 > wS"`~Ql_  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ]o<&Q52|  
      { BJNZH#"  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); =lOdg3#\a  
    } [0M`uf/u  
} ; JLn)U4>z w  
^1mnw@04  
LyuA("xB#  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 6a!b20IZh  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 3"O&IY<  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Zb4+zps^-  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 F +Dke>j  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! + \jn$>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。。。 %5yP^BL0  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 6F8TiR&  
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."*]l  
下面是修改过的unary_op B{ hV|2  
8quH#IhB  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > R}E$SmFg  
class unary_op %)#yMMhR  
  { UY}EW`$#m  
Left l; Q u_=K_W  
  f!K{f[aDa  
public : Min {&?a  
> Hwf/Gf[  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} dh-?_|"  
me YSW  
template < typename T > Q79WGW  
  struct result_1 vtw97G  
  { OD6dMql  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #B6$ r/%  
} ; $[U:Dk}  
o\N^Uu  
template < typename T1, typename T2 > [5;_XMj%  
  struct result_2 P%y9fU2[  
  { f#&@Vl(i&  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; k[a5D/b  
} ; Fgw$;W  
nU23D@l  
template < typename T1, typename T2 > :4x&B^,53  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [!j;jlh7},  
  { FvyC$vip  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); TeHxqWx  
} T!1Np'12zF  
jL*s(Yq  
template < typename T > 1Gw_S?$7  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const +HF*X~},i  
  { ]T>|Y0|  
  return OpClass::execute(lt(t)); {k)H.zwe  
} ')Qb,#/,%  
)VeeAu)p  
} ; F$HL \y  
@N6KZn |R  
1>)uI@?Rb  
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 M5`wfF,j  
好啦,现在才真正完美了。 DcsQ6  
现在在picker里面就可以这么添加了: *n`8 -=  
.#_g.0<  
template < typename Right > uiq;{!dop  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const vFK!LeF%  
  { w -5_Ru  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); cHUj6'neO  
} '<aFd)-  
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。 n:[LsbTk  
z<u@::  
}qN   
2l}3L  
g.x]x #BC  
十. bind Ql9 )  
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。 @\Yu?_a  
先来分析一下一段例子 r(Y@;  
^fhkWx4i  
ePY69!pO5e  
int foo( int x, int y) { return x - y;} cxxrvP-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 N=;VS-  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 .!Os'Y9[,  
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。 p} i5z_tS  
我们来写个简单的。 29k\}m7l<*  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: FQw@ @  
对于函数对象类的版本: F}4jm,w  
*h2)$^P%  
template < typename Func > ZJ}|t  
struct functor_trait ^vr`t9EE  
  { ym6gj#2m  
typedef typename Func::result_type result_type; 22"/|S  
} ; [ FNA:  
对于无参数函数的版本: LE@`TPg$R  
Y 9~z7  
template < typename Ret > e]u3[ao  
struct functor_trait < Ret ( * )() > P*6&0\af|  
  { 28d=-s=[  
typedef Ret result_type; r?wE;gH  
} ; P[a\Q`}L  
对于单参数函数的版本: '>"-e'1m(  
qY%{c-aMA  
template < typename Ret, typename V1 > :EZ"D#>y~  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 2B&|0&WI  
  { ~U_,z)<`)c  
typedef Ret result_type; NRZ>03w  
} ; (f?&zQ!+  
对于双参数函数的版本: *8j2iu-|  
\k)(:[^FY  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 >  XV*uu "F  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "jEf$]  
  { J;cTEB  
typedef Ret result_type; G9P)Y#WB  
} ; \hFIg3  
等等。。。 ET}Dh3A  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy y}!}*Qj+/  
,1&</R_  
template < typename Func > >s+*D=k  
struct func_return 63n<4VSH  
  { 1VC:o]$  
template < typename T > uQlQ%n%  
  struct result_1 [p# }=&d  
  { o$_,2$>mn  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; uGMmS9v$ J  
} ; )I`Ma6bX  
^z\*; f  
template < typename T1, typename T2 > QSq0{  
  struct result_2 G@Y!*ZH*f  
  { +>wBGVvS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; CDTM<0`%  
} ; dCkk5&2n  
} ; X,"(G}KUA  
a@&P\"k  
Uc?#E $X  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 (+ibT;!]  
 *c6o#[l  
template < typename Func, typename aPicker > ,aBo p#  
class binder_1 V O= o)H\  
  { nVt,= ?_ U  
Func fn; c;dMXv   
aPicker pk; _#]/d3*Z}  
public : QFtf.")[.  
')mR87  
template < typename T > w( ^  
  struct result_1 p\ }Ep  
  { 3/i_?G  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; t5Oeb<REz  
} ; b,Vg3BS  
kZ>Xl- LV  
template < typename T1, typename T2 > gL:Vj%c  
  struct result_2 awic9 uMH  
  { ;mAlF>6]\  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 2/W5E-tn  
} ; 5m]N%{<jAB  
TC+L\7   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} (L3Etan4RE  
hmQ;!9  
template < typename T > 0<";9qN)6  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const v?=y9lEH@%  
  { (Iz$_(  
  return fn(pk(t)); ^f%hhpV@  
} V6ICR{y<3  
template < typename T1, typename T2 > vk&6L%_~a  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 85T"(HhT  
  { ?o6X_UxW!  
  return fn(pk(t1, t2)); ^B)f!HtU  
} "g,`Ks ];  
} ; U4.$o ]58  
v YJ9G"E  
BW:HKH.k  
一目了然不是么? ysj5/wtO0  
最后实现bind E<l/o5<nC  
16ZyLt  
Bd]k]v+  
template < typename Func, typename aPicker > 3K=%I+G(4  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) B<Q)z5KK  
  { +CM>]Ze  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); >UQY3C  
} lSg[7lt  
&|<f|B MX  
2个以上参数的bind可以同理实现。 gYCr,-_i  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 mqj-/DN6*  
p$t|eu  
十一. phoenix <5? pa3  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: -&COI-P8  
%vv`Vx2  
for_each(v.begin(), v.end(), ?-zuy US  
( 1uO2I&B  
do_ ^v `naA(  
[ =?c""~7  
  cout << _1 <<   " , " O%3Hp.|!  
] -V4%f{9T3  
.while_( -- _1), lYTQg~aPm  
cout << var( " \n " ) 64mg:ed&  
) Zwm/c]6`  
); XZ . T%g  
^?$,sS ;Q  
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: TF%Xb>jy[  
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 EJ>&\Iq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 -OSj<m<  
那么我们就照着这个思路来实现吧: qVKdc*R-  
R{fJ"Q5'  
m`l9d4p w?  
template < typename Cond, typename Actor > ^$5 0[  
class do_while {"+M%%`*#  
  { +U1 Ir5Lx  
Cond cd; ~_-]> SI  
Actor act; Z4EmRa30 p  
public : F~8'3!<9  
template < typename T > 4 s ax  
  struct result_1 o//h|fU@  
  { Z;%uDlcXI  
  typedef int result_type; d)e mTXB(  
} ; | DV?5>>  
_0jR({\  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} $'%GB $.  
G0{Z@CvO'  
template < typename T > 8ix_<$%  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 4/Y?eUQ  
  { +?Ii=*7n  
  do aknIrblS\  
    { ~PI2G 9  
  act(t); %W"u4 NT7  
  } bDM},(  
  while (cd(t)); CtXbAcN2B  
  return   0 ; ?id) 2V0s  
} Cjx4vP  
} ; Z-Uu/GjB  
*qwN9b/!  
d/bimQ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). &h0LWPl  
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。 $Lr& V~  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 .`}TND~  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 tL$,]I$1+  
下面就是产生这个functor的类: bGCC?}\  
J5G<Y*q  
A$=ny6  
template < typename Actor > 2n,z`(=  
class do_while_actor TKR#YJQ?K  
  { z'U.}27&o  
Actor act; q< XFw-Pv  
public : `qc"JB  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} nzC *mPX8  
rO7_K>g?  
template < typename Cond > Y(g_h:lf,]  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; 1z PS#K/3  
} ; w$:\!FImx  
"[N2qJ}p  
d}\]!x3t  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 m$p}cok#+S  
最后,是那个do_ a+E 8s7C/D  
/_0B5 ,6R  
FJc8g6M  
class do_while_invoker KL'1)G"OH  
  { e*2^  
public : k|/VNV( =0  
template < typename Actor > J\y^T3Z  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const X"!j_*&ED  
  { 8"j$=T6;W  
  return do_while_actor < Actor > (act); !T,<p    
} .dU91> ~Ov  
} do_; |M;Nq@bRv  
p< 7rF_?W0  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? vwT1bw.  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !-lI<$S:  
最后来说说怎么处理break和continue 1eD#-tzV  
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。 K,g6y#1"  
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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