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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda /ODXV`3QYI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 YO}1(m  
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, h$.:Uj8/  
'@jXbN  
+hE(Ra#  
3G uH857ov  
  class filler 4O;OjUI0a  
  { _~rI+lA  
public : RRGWC$>?  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} ]J:1P`k.  
} ; 1gmt2>#v%  
U5-@2YcH  
d'/TdVM  
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: J|X 6j&-  
$ &P >r  
[5uRS}!  
_R.B[\r@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 8F:e|\SB#  
HcedE3Rg  
6_d.Yfbq  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 wKi^C 8Z2  
u1z  
s/7 A7![  
d3W0-INL  
二. 战前分析 K]j0_~3s  
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。 ,RgB$TcE  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 :^Fh!br==  
oyNSh8c7c  
C_4)=#@GU  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ++aL4:  
  /* --------------------------------------------- */ B*~5)}1op  
vector < int *> vp( 10 ); NvHJ3>"%  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); BWrv%7  
/* --------------------------------------------- */ Ov UI@,Ef  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 'yV?*a  
/* --------------------------------------------- */ b8%C *r7  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); WBNw~|DO]  
  /* --------------------------------------------- */ >0dv+8Mn  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); M/q E2L[y  
/* --------------------------------------------- */ ^{xeij/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); .[Ap=UYI>  
c-g)eV|)S  
@FC"nM  
' j6gG  
看了之后,我们可以思考一些问题: FJ %  
1._1, _2是什么? _>=L>*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 f{"8g"[[)(  
2._1 = 1是在做什么? 'Fs)Rx}\0  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 KAsS [  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 *1 G>YH  
p_UlK8rb  
@&]#uRl|[  
三. 动工 m85WA # `  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?x+Z)`w_  
O/.Uh`T`6  
*dvDap|8W  
8a_[B~  
template < typename T > v3GwD0 0  
class assignment { .*y  
  { uP<0WCN  
T value; WHAQu]{  
public : gqR)IVk>%  
assignment( const T & v) : value(v) {} >@ YtDl8R  
template < typename T2 > WWL4`s  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } j S;J:$>^  
} ; /s-A?lw^2  
>yXN,5d[  
2P]L9'N{Y  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 <H0R&l\  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment `'\t$nU  
`xz<>g9e  
/ }Rz=&  
}lK3-2Pk  
  class holder gJ;_$`  
  { Wd0 [%`dq  
public : Yp0/Ab(v  
template < typename T > %0 #XPc("  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const r?CI)Y;  
  { 0QvT   
  return assignment < T > (t); , =aJVb=C  
} 8)kLV_+%  
} ; 'S[++w?Qq  
RJy=pNztm  
VR  
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: ]r3Kg12Mi  
S}f?.7  
  static holder _1; =C L} $_  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 1yV: qp  
wZ4tCZA  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); <$N"q  
而不用手动写一个函数对象。 uNn[[LS  
:K ~  
H33i*][H  
Ne $"g[uFU  
四. 问题分析 Y-'78BJk  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 U xD5eJJ  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 Kf 2jD4z}  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 fK&e7j`qO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 @:tj<\G]  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 G&;j6<hl  
 be e5  
五. 问题1:一致性 LTJc,3\,  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| % aUsOB-RV  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >HPdzLY?  
DAg58 =qJ  
struct holder RNPbH.  
  { N$x tHtz8"  
  // SxK:]Aw  
  template < typename T > +fx8muz:y  
T &   operator ()( const T & r) const }Z TGi,P c  
  { Fkf97Oi  
  return (T & )r; BYY RoE[P  
} bu&t'?z x!  
} ; aF|d^  
`z0{S!  
这样的话assignment也必须相应改动: XE3'`D !  
5/gDK+%4D(  
template < typename Left, typename Right > dq IlD!  
class assignment eZr&x~] -w  
  { =<@\,xN>C  
Left l; UZEI:k,dv  
Right r; JlKM+UE :  
public : +,v-=~5  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} <!pQ  
template < typename T2 > hUz[uyt  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } uY< H#k  
} ; )2DQ>cm  
XhdSFxW}  
同时,holder的operator=也需要改动: [ BT)l]  
GHF_R,7  
template < typename T > o$C| J]%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const ?R-9W+U%f  
  { 6DL[ aD  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); #k<":O  
} _MWM;f`b  
j#0j)k2Q  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 O:#+%  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M=xQ=j?  
vG^#Sfgtw  
return l(rhs) = r; =e><z9hY  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 AM} brO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: (-NHx o  
k>E`s<3  
template < typename Tp > |3K)$.6~  
class constant_t .$", *d  
  { yMLOUUWa8x  
  const Tp t; >QHo@Zqj(  
public : Gg\G'QU  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} Aa?I8sbc  
template < typename T > u@p?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const DWt*jX*  
  { 4$,,Ppn  
  return t; WxbsD S;  
} 6|J'>)  
} ; 7GZgu$'  
I8H%=Kb?9  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 IMQ]1uq0$  
下面就可以修改holder的operator=了 dSIH9D  
U,1AfzlF  
template < typename T > HNa]H;-+5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const NYABmI/0c  
  { Ip}Vb6}  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); rVQX7l#YI  
} rOD1_X-  
_SZ5P>GIU  
同时也要修改assignment的operator() oK+ WF  
oUx[+Gnv  
template < typename T2 > ^IgY d*5  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } jnu Y{0(&  
现在代码看起来就很一致了。 [ neXFp}S  
~un%4]U  
六. 问题2:链式操作 tLm867`c7  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gLL-VvJ[  
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。 8_uzpeRhJc  
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。 [O-sVYB  
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。 SW(q$i  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct DhI>p0* T  
*.f2VQ~H  
template < typename T > >+cVs:  
struct result_1 <Wl(9$  
  { ,/&Zw01dGN  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; }tST)=M`  
} ; %up}p/?  
;52'}%5  
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: Jf:,y~mV  
+rNkN:/L  
template < typename T > TrE3S'EU#R  
struct   ref YpdNX.P,  
  { FM^9}*  
typedef T & reference; <c,~aq#W'  
} ; tUE'K.-  
template < typename T > MM{_Ur7Q  
struct   ref < T &> $2z _{@Z  
  { X`zC ^z}  
typedef T & reference; eukA[nO7G  
} ; !- ~ X?s~L  
\tJFAc  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ;n#%G^!H  
Aj"7q  
template < typename T > $%c{06Oq(  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ,<ya@Fi{  
  { h. hjz?  
  return l(t) = r(t); E\2Ml@J  
} 8{&["?  
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。 Sn3:x5H,l  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ^9"KTZc-*  
E\)eu1Hw4B  
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 Mxz,wfaH>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: Lx|',6S  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 d-!<C7O}  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 8zQfY^/{M  
最后的布局是: ^!: "Q3  
                Add (!K+P[g  
              /   \ NVIWWX9?  
            Divide   5 c^I0y!  
            /   \ P-z`c\Rt  
          _1     3 !FG%2L4?,5  
似乎一切都解决了?不。 ]j.k?P$U}  
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。 0=U70nKr  
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。 S0@T0y#  
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: LZ~`29qw(  
~o15#Pfn/  
template < typename Right > T|'&K:[TJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const l\q} |o  
Right & rt) const )c tr"&-  
  { >w'$1tc?+F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %l9$a`&  
}  7 Yv!N  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 mv Ov<x;l  
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。 ~I_owCVZ  
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。 ahIE;Y\j'  
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。 mVH,HqsXa  
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。 H:oQ  
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? SX+RBVZU  
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: #n})X,ip2  
66ohmP@04Z  
template < class Action > ^7XAw: ?  
class picker : public Action V 7<eQ0;m  
  { Px4/O~bLk  
public : oNRG25  
picker( const Action & act) : Action(act) {} NCt~9xS.  
  // all the operator overloaded Up?=m^  
} ; CB}BQd  
;El <%{(  
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。 ku.A|+Tn  
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: a1x7~)z>zi  
D\rmaF+  
template < typename Right > INNAYQ  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ^Vo"fI`=C  
  { f$D@*33ft  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 8 $ ~3ra  
} .H;B=nd*  
@phN|;?  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > pieT'mA  
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。 E <@\>y.[  
R^{xwI  
template < typename T >   struct picker_maker ! Cb=B  
  { }:#dV B+  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 0\ f-z6  
} ; ~iTxv_\=6u  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6Y?`=kAp  
  { 9O >z4o  
typedef picker < T > result; i>GdRG&q  
} ; T\3[F%?  
84`rbL!M  
下面总的结构就有了: W^R'@  
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。 ba&o;BLUy  
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。 BlaJl[Piv  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 B7 c[ 4  
至此链式操作完美实现。 .Ty,_3+{#p  
Vipp /WV  
,ep9V ,+|  
七. 问题3 ;X7i/D Q  
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。 j.& ;c'V$.  
>h7$v~nra  
template < typename T1, typename T2 > T&/_e   
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const nLd~2qBuv  
  { &z ksRX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 5P\N"Yjx'  
} Zz")`hUG  
tp+=0k2i  
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: <IH*\q:7  
22vq=RO7Z  
template < typename T1, typename T2 > a|.20w5  
struct result_2 [$:@X V(  
  { Q7k.+2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; QNJ\!+,HV  
} ; tR O IBq|  
SsRVd^=;x  
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? JN^bo(kb  
这个差事就留给了holder自己。 k/^g*  
    _80ns&q  
5B|,S1b  
template < int Order > 2FT-}w0;  
class holder; AfE%a-;:  
template <> b7v dk  
class holder < 1 > G+C} <S}  
  { 0BXs&i-TP5  
public : y< ud('D  
template < typename T > >)sqh ~P  
  struct result_1 F(0Z ]#+  
  { s!`H  
  typedef T & result; 85C#ja1&  
} ; 5G oK"F0i  
template < typename T1, typename T2 > -mC:r&Y>[  
  struct result_2 d#7]hF  
  { w`Xg%*]}  
  typedef T1 & result; ^BNp`x;;`  
} ; #NM JZ  
template < typename T > x\]z j!  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SJ[AiHR  
  { j!CU  
  return (T & )r; qZ?{-Vw  
} TK %< a/  
template < typename T1, typename T2 > %^U"Spv;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "uS7PplyO  
  { EqQ3=XMUL@  
  return (T1 & )r1; xXPUrv5zO  
} "cQvd(kug  
} ; v,*Q]r0m  
tx)OJY  
template <> 19w_tSg  
class holder < 2 > c.-cpFk^L&  
  { .t :DvB  
public : bN!u}DnN  
template < typename T > p_gA/. v=  
  struct result_1 \gP. \  
  { /pU|ZA.z'2  
  typedef T & result; i\vpGlx  
} ; Z?C4a }  
template < typename T1, typename T2 > w Oj88J)  
  struct result_2 >\&= [C  
  { NkoofhZ  
  typedef T2 & result; W/a,.M  
} ; 7 y>(H<^>  
template < typename T > :r-.r"[m-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const H}a)^90_  
  {  )Oo2<:"  
  return (T & )r; D2V v\f  
} pd7O`.3  
template < typename T1, typename T2 > t#{x?cF  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *{Yi}d@h(  
  { R @OSqEnr  
  return (T2 & )r2; qkiJ HT  
} k_BSY=$e*D  
} ; 3Mxz_~  
q>P[nz%  
S_j1=6 #^  
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> >。 IY0 3"  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 9D%qXU  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: KZZOi:  
B#Qpd7E+*  
return l(i, j) = r(i, j); ~@?"' !U  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) yW{mK  
tr5'dX4]  
  return ( int & )i; R~!\ -6%_  
  return ( int & )j; '%);%y@v  
最后执行i = j; 48:liR  
可见,参数被正确的选择了。 A%P 8c  
A0UV+ -PP  
8B_0!U& ]  
y~x#pC*w  
|1lf(\T_  
八. 中期总结 gj[z ka0_  
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: U{HyxZ|q<  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 WI0QLR'  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tI"wVr  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor h)7v1,;w'  
6W]OpM  
QN3 qF|))  
\)p4okpR  
^4RO  
~d&'Lp[3  
九. 简化 u"*J[M~  
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。 ^M [#^wv,  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 =A$Lgk>|  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: ,eyp$^2  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 V/@[%w=  
  +-*/&|^等 fYb KmB  
2. 返回引用。 <=$rU232}  
  =,各种复合赋值等 $  9S>I'  
3. 返回固定类型。 D7EXqo  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ~Ry $>n*/  
4. 原样返回。 )o86lH"z  
  operator, P_kaIPP  
5. 返回解引用的类型。 -hQ96S8  
  operator*(单目) &qNP?>C!=  
6. 返回地址。 G~JC gi  
  operator&(单目) _'H2>V_  
7. 下表访问返回类型。 ^6ExW>K  
  operator[] >F,$;y52  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 OY+!aG@.  
  operator<<和operator>> !}z%#$  
)lQN)! .)  
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。 0T7M_G'5Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ~o}moE/ ;O  
0@o;|N"i  
template < typename Left > ])+Sc"g4k  
struct value_return H<v c\r  
  { |*lH9lWJ  
template < typename T > A$%@fO.b  
  struct result_1 Q~x*bMb.  
  { j@%K*Gb`  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; A"Tc^Ij  
} ; (r.$%[,.<  
V#p G; ,  
template < typename T1, typename T2 > 9"m, p  
  struct result_2 We[<BJ o4  
  { |3s.;w K  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; *K]>}  
} ; eUX@9eML  
} ; C}x4#bNK  
.a ~s_E  
0*37D 5jH  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 3FGbQ_  
#k"1wSx16  
下面我们来剥离functor中的operator() 516VQ<?B  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \a{Aa  
B)( p9]q  
return l(t) op r(t) nwZ[Ygl|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c2tEz&=G  
return op l(t) ~r(g|?}P  
return op l(t1, t2) $I?=.:<+  
return l(t) op V`WI"HO+  
return l(t1, t2) op gn-=##fT:i  
return l(t)[r(t)] (2\li{$e  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] `=_7I?  
0L3Bo3:k  
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: 6^7)GCq [  
单目: return f(l(t), r(t)); U'JP1\  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); Y9z:xE  
双目: return f(l(t)); s98: *o3  
return f(l(t1, t2)); D<+ bzC  
下面就是f的实现,以operator/为例 E#yCcC!wMY  
sV9{4T~#|  
struct meta_divide g @c=Bt$  
  { &. |;yt%v  
template < typename T1, typename T2 > HV]~=Bw2I  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) + TPbIRA  
  { >WGX|"!"  
  return t1 / t2; m]+X }|  
} aRFi0h \  
} ; ucIVVT(u  
T{5M1r  
这个工作可以让宏来做: 31 KDeFg  
Ri^sQ<~(  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ z6GL,wo#  
template < typename T1, typename T2 > \ cP}5}+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; C=xo&I7  
以后可以直接用 A"P\4  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) X=S}WKu  
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 )?= kb  
(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。。。) ZwY`x')  
m? \#vw$  
G#_(7X&  
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 DzX6U[=  
v.~Nv@+kR  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > jgZX ~D  
class unary_op : public Rettype I1eb31<  
  { hr/xpQW  
    Left l; mI _ 6f~  
public : B1 jH.(  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} +iZ@.LI  
`Z;B^Y0  
template < typename T > pn ~/!y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const HQ-N!pf9  
      { ];YglHH  
      return FuncType::execute(l(t)); ]ly)z[is"]  
    } $=;bccIob  
J.CZR[XF#  
    template < typename T1, typename T2 > VC_3ll]vr  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8yJk81 gY  
      { ;n:H6cp  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); |r<.R>  
    } $w2[5|^S  
} ; Z(Ls#hp  
Px^<2Q%Fs  
Yc|-sEK/  
同样还可以申明一个binary_op A61-AwvF8-  
{4V:[*3  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &L[8Mju6  
class binary_op : public Rettype qZyt>SAx  
  { y7}~T!UyfF  
    Left l; 2_ZHJ,r   
Right r; @eG#%6">  
public : rsq'60  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T^f&58{ 7  
] BP^.N=  
template < typename T > !Cv<>_N).  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [8om9 Z3  
      { BhhK| U/  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); ;r2b@x:<_  
    } CM@"lV_  
6P/9Vh j'  
    template < typename T1, typename T2 > N|^!"/  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 5u=U--  
      { 1nX68fS.9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); r(/P||`l  
    } :u|UVp5  
} ; QVA!z##  
HjE Tinm"  
}!J/ 9WKgU  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |~T+f&   
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 w-q=.RSTn=  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) aV92.Z_Ku  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 'E4(!H,k  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! *< SU_dAh  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 N]<~NG:6b  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 F0o18k_"  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) oeU+?-y/b  
下面是修改过的unary_op `b,g2XA  
(HP={MrV  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > "p_[A  
class unary_op 5"Xo R)  
  { 9BgQ oK@  
Left l; rqG6Ll`=+  
  k+>p!1  
public : U]R|ej  
>=RHE@  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~A{[=v  
*TMM:w|1  
template < typename T > `:^)"#z)  
  struct result_1 X#\P.$  
  { GQc%OQc\  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; #7E&16Fk  
} ; 5tbiNm^X  
y5opdIaT  
template < typename T1, typename T2 > h11bK'TIv  
  struct result_2 f<x t3  
  { n*]x02:LjZ  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; A5 J#x6@  
} ; :d/:Ga5v!  
<i`K%+<WO  
template < typename T1, typename T2 > #IciNCIrG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3ks|  
  { hc~#l#  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); rBL_]\$7}  
} D/!G]hx  
I[YfF  
template < typename T > )-7(Hv1  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ?(XX  
  { DyV[+P  
  return OpClass::execute(lt(t)); (j\UoKLRt  
} bgx5{!A  
_M[[o5{  
} ; 1,sO =p)Yg  
_KlPbyLU  
uc `rt"  
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 ieK'<%dxF  
好啦,现在才真正完美了。 ]&%X(jWyn  
现在在picker里面就可以这么添加了: z@40 g)R2A  
SZ1pf#w!  
template < typename Right > Tr+Y@]"  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const JZ*?1S>  
  { <GU(/S!}  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); [_z2z6  
} =I*ZOE3n  
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。 B?>#cpW j  
gj(l&F *@  
Vf* B1Zb  
2LK*Cv[  
jZgnt{  
十. bind nHL>}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。 pl? J<48  
先来分析一下一段例子 SF}L3/C&h  
!EC\1rmdlN  
'[M2Q"X  
int foo( int x, int y) { return x - y;} gbi~!S-  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 *xX0]{49q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 X([n>w  
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。 /t2 <OU9  
我们来写个简单的。 4rCqN.J  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: J*kzJ{vwy*  
对于函数对象类的版本: SOY#, Zu  
oZ>]8vw  
template < typename Func > j-\^ }K.&  
struct functor_trait +=F);;!  
  { oA^ ]x>  
typedef typename Func::result_type result_type; JL+[1=uE1L  
} ; )eVDp,.^  
对于无参数函数的版本: t@mw f3,  
5+PBS)pJ]%  
template < typename Ret > (3HgI  
struct functor_trait < Ret ( * )() > K0bmU(Xxp  
  { rAi!'vIE  
typedef Ret result_type; &S`'o%B  
} ; UEb'E;  
对于单参数函数的版本: L ~' N6  
j;c ^pLUP  
template < typename Ret, typename V1 > Q14;G<l-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > I.0Usa"z  
  { )qQg n]  
typedef Ret result_type; 1+[|pXT}  
} ; d3hTz@JY  
对于双参数函数的版本: BwA~*5TFu  
N1zrfn-VU  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > LWR &(p.%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > FKTP0e7=9  
  { $zH 0$aOx  
typedef Ret result_type; YV+dUvz  
} ; IOsDVIXL\  
等等。。。 t ,Rn  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy "U~@o4u;  
<{~UKi  
template < typename Func > ;&:Et  
struct func_return n/|`Dz.  
  { =Qq^=3@h  
template < typename T > ?DTP-#5Ba  
  struct result_1 h1d 0{  
  { bao5^t}  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; JHOBg{Wg  
} ; 2:0Y'\nn  
G(,~{N||  
template < typename T1, typename T2 > lAt1Mq} ?P  
  struct result_2 m.X+sP-e  
  { jtJ8r5j 1  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; `Y$5g~3.  
} ; $6+P&"8  
} ; = nN*9HRD  
/ 1@m#ZxA:  
mh SsOmJ5  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 vWga>IGM  
LU=)\U@Q  
template < typename Func, typename aPicker > f*@:{2I.v  
class binder_1 Z1}zf( JU  
  { <W{0@?y  
Func fn; "+Yn;9  
aPicker pk; YR`rg;n#  
public : F#R\Ot,hv  
 K8we*  
template < typename T > soCHwiE  
  struct result_1 =5#Jsn?U  
  { c.> (/  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; fXQRsL8 ]  
} ; "C|l3X'  
G+p>39P   
template < typename T1, typename T2 > nWsz0v3'9  
  struct result_2 s$G8`$+i1  
  { 'Z9F0l"Nr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; JQ4>S<ttJ  
} ; +`[Sv%v&L  
P.P>@@+d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} I8:&Btf  
${2fr&Tp  
template < typename T > )SLs  [  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q*(C)/QW  
  { D'+8]B  
  return fn(pk(t)); IH}L1i A)  
} Ez-o*&  
template < typename T1, typename T2 > o\gQYi   
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const i)DXb  
  { SHh(ujz,  
  return fn(pk(t1, t2)); X"GQ^]$O  
} Hvk?(\x  
} ; QyQ8M1m  
w\4m -Z{  
!X_~|5.  
一目了然不是么? e@By@r&nql  
最后实现bind %j; cXN  
G-<~I#k  
aC` c^'5  
template < typename Func, typename aPicker > boon =;{p  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PTqS L]  
  { TR20{8"  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <ZdNPcT<s  
} }aIf IJ  
c,ek]dTj  
2个以上参数的bind可以同理实现。 n-Y'LK40Os  
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。 0&~u0B{  
>c eU!=>  
十一. phoenix 3!W&J  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: RkM!BcB  
b>WT-.b0  
for_each(v.begin(), v.end(), {xH@8T$DX  
( I-"{m/PEdg  
do_ n5/Q)*e0'#  
[  (v}:  
  cout << _1 <<   " , " J_$~OEC~  
] bS<p dOX_  
.while_( -- _1), 0rUf'S ?K  
cout << var( " \n " ) @9a=D<'>  
) s,x]zG"  
); G.T1rUh=  
5K<C  
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: z(qz(`eGC&  
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 ?CDq^)T[  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 }fZBP]<I(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: UJ:B:hh''  
-%|I  
<i-RF-*S  
template < typename Cond, typename Actor > l<?wB|1'  
class do_while NBX/V^  
  { <Z;BB)I&C`  
Cond cd; 70eN]OY  
Actor act; :Ib\v88WIv  
public : d\M !o*U  
template < typename T > jK53-tF~I  
  struct result_1 ;*p} ~#2  
  { J)o%83//  
  typedef int result_type; ,?+yu6eLb  
} ; `RRORzXoS  
P9vROzXK  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 3OlY Ml  
.M lE1n'  
template < typename T > Z)%p,DiNM  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e`^j_V nEH  
  { u.6%n. g  
  do F ReK  
    { T*m_rDDt  
  act(t); 9`AQsZ2  
  } U^D7T|P$V  
  while (cd(t)); om6R/K  
  return   0 ; ,fn=%tiUk  
} }=gGs  
} ; RU=%yk-gM  
&3V4~L1aEg  
g,nEiL  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). XJ9>a-{  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 2Z~o frj  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 6%-2G@6d  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `Ec+i  
下面就是产生这个functor的类: MZ'HMYed   
C'ZU .Y  
{YFru6$  
template < typename Actor > ||f 4f3R'  
class do_while_actor RiklwR#~r/  
  { \N30SG ?o  
Actor act; ?AE%N.rnsi  
public : x& S>Mr  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} {$^|^n5j  
v]v f(]""  
template < typename Cond > tr Ls4o,  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; _ sd?l  
} ; _PF><ODX2  
6c:$[owC  
l}x{.q7U l  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 tR3hbL$W  
最后,是那个do_ a$ }^z  
UWHC]V?  
Hg4Ut/0  
class do_while_invoker @)B_e*6>'  
  { Z5Cv$bUc  
public : W3b\LnUa  
template < typename Actor > ~X/T6(n$  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const [>E0(S]  
  { IWkBq]Y  
  return do_while_actor < Actor > (act); })B)-8  
} ^:BRbp37i  
} do_; \MU4"sXw  
~$`b{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? &N EzKf  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JsV#:  
最后来说说怎么处理break和continue S<TfvQ\,"@  
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。 4?Io@[7A)  
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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