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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda @Sd:]h:f-  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 dWWkO03 |  
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, J]YN2{(x  
lNPbU ~k  
OmuZ 0@ .  
vF\zZ<R/  
  class filler Qy,qQA/   
  { Wb(0Szk;  
public :  &\br_  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 1VsEic  
} ; HWAqJb [  
e-av@a3  
fmN)~-DV9`  
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: H%%nB  
85~h+Q;  
zt%Fvn4/pF  
[gY__  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true );  jmNj#R@t  
kO>{<$  
x5Pt\/ow  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6242qb  
!`U<RlK7  
2g545r.  
\<>%_y'/)h  
二. 战前分析 a<36`#N  
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。 +W4g:bB1  
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 }&hgedx  
"x^bl+_"  
1g.9R@Kc$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); \gXx{rLW  
  /* --------------------------------------------- */ zQ _[wM-  
vector < int *> vp( 10 ); $q+`GXc-  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ^*W<$A_  
/* --------------------------------------------- */ aRP+?}b">  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); hjT1SW\I  
/* --------------------------------------------- */ 9m9=O&C~-<  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); mwhn=y#]*  
  /* --------------------------------------------- */ dz9-+C{m  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); rq?x]`u   
/* --------------------------------------------- */  n(1" 6  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); &4FdA|9T  
B)`X 7uG  
3]'z8i({7Y  
/RmCMT  
看了之后,我们可以思考一些问题: {G&g+9c&  
1._1, _2是什么? <\mc|p"  
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。 _Q}z 6+_\  
2._1 = 1是在做什么? ]}l!L;  
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。 .e+UgC wi  
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。 jU~%5R  
Oei2,3l,?  
( %!R  
三. 动工 FI5C&d5d  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ?R}oXSVT  
7T Bo*-!  
cyE2=  
*xC '  
template < typename T > "c*|vE  
class assignment 'E,Yht=/}  
  { r8.v0b"1  
T value; :W.(,65c  
public : :wAB"TCt0  
assignment( const T & v) : value(v) {} qZ }XjL  
template < typename T2 > N|LVLsK  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } .>&fwG  
} ; [{*#cr f  
 %C:XzK-x  
vsR ^aVwVZ  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 LeCU"~  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment es]m 6A  
N8vl< Mq  
c.WT5|:qw  
/XB1U[b  
  class holder 0xcqX!(  
  { b4ivWb|`  
public : X>>rvlDN  
template < typename T > xw H`alu  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const WG{/I/bJ_  
  { mio'm  
  return assignment < T > (t); cf'Z#NfQ  
} ?Gfe?  
} ; V:J6eks_  
Us5 JnP5  
N!,l4!M\N  
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: Yv-uC}e  
k:xV[9ev:  
  static holder _1; Akf9nT  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 RI;RE/Z  
,Pm/ci( s  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); =x}/q4}L  
而不用手动写一个函数对象。 `-\ "p;Hp0  
-~k2Gy;E  
s_TM!LRUcw  
oJ+$&P(  
四. 问题分析 1P_bG47  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 5 S& >9l  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 y;jyfc$ `  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 { Se93o  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 (~oPr+d  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 *1n:  
5P!17.W'u  
五. 问题1:一致性 IM/\t!*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?| L\[jafb_`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ~^*tIIOX  
th)jEK;Z  
struct holder Z5=!R$4  
  { z-j\S7F  
  // _HQa3wj  
  template < typename T > `h'^S,'*  
T &   operator ()( const T & r) const <k!G%R<9  
  { ^-_!:7TH]  
  return (T & )r; (XH)1 -Z!  
} f@mM&e=f  
} ; {UNz UaE  
b4wJnmC8  
这样的话assignment也必须相应改动: 7>LhXC  
J:(l&  
template < typename Left, typename Right > Cu]X &l  
class assignment n'H\*9t  
  { L%"Mp(gZ  
Left l; C@-JH\{\T#  
Right r; Yy}aQF#M  
public : k*Kq:$9"  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ajAEGD2Zq  
template < typename T2 > r.GjM#X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ))N^)HR  
} ; lI 8"o>-~  
mx yT==E  
同时,holder的operator=也需要改动: /Kvb$]F+!  
:<W 8uDAs  
template < typename T > QI- 3m qL  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const S;g~xo  
  { ?cvv!2B]T  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); x1~`Z}LX0  
} r/e&}!  
DiX4wmQ  
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。 Q7\Ax0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 jDoWSYu4tY  
%WNy=V9txp  
return l(rhs) = r; oKac~}_KL  
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。 ^cNP ?7g7  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: `@&qf}`  
N%a[Y  
template < typename Tp > lVdExR>H  
class constant_t |&JL6hN  
  { i469<^A  
  const Tp t; f19 i !  
public : 9`muk  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ) l)5^7=W  
template < typename T > jd{J3s '%  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]~P?  
  { @lX)dY  
  return t; OL>/FOH:Fx  
} '54@-}D  
} ; ;H^!yj5H  
J}x5Ko@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 |z~?"F6 Y<  
下面就可以修改holder的operator=了 :97`IV%  
x>@UqUJV  
template < typename T > VtVnht1  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const &~& i >  
  { -4]6tt'G  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ]k8XLgJ  
} ZBGI_9wZ  
oAL-v428  
同时也要修改assignment的operator() X DX_c@U  
,'j5tU?c  
template < typename T2 > it,%T)2H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } wKYfqNCH  
现在代码看起来就很一致了。 m^7pbJ\|  
+G~b-}  
六. 问题2:链式操作 Dt ?Fs  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 bchhokH   
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。 Di6:r3sEO  
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。 iY2bRXA  
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。 DXUI/C f  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct c2C8}XJ|O  
0KZ 3h|4lP  
template < typename T > ?tcbiXRG+  
struct result_1 /sai}r 1  
  { |'.SOm9)*  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ,d7@*>T&  
} ; +a|4XyN  
09"~<W8  
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: _RmrjDk  
c"~TH.,d  
template < typename T > roKiSE`  
struct   ref y.nw6.`MR  
  { V)]&UbEL|  
typedef T & reference; | @YN\g K;  
} ; 7XY C.g  
template < typename T > ^j` vk  
struct   ref < T &> k@2gw]y"  
  { I#0.72:[  
typedef T & reference; Z-Uq89[HZ  
} ; GgtL./m  
WO{N@f^  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: T \AuL  
arB$&s  
template < typename T > zumRbrz  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const M3Z yf  
  { 6k[u0b`  
  return l(t) = r(t); NOx| #  
} TwH(47|?Nt  
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。 X;1q1X)K  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ;2iZX=P`n  
TnG"_VK9R  
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 IV *}w"r  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: p+t8*lkq  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 {T IGPK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 i~2>kxf;K1  
最后的布局是: t@Jo ?0s  
                Add ``SjALf  
              /   \ 7Ctm({I-  
            Divide   5 E,rPM  
            /   \ )#Id 2b~  
          _1     3 UJZa1p@L  
似乎一切都解决了?不。 h{m]n!  
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。 pM=vW{"I/  
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。 :!/}*B  
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: <Z&gAqj 2  
BoXCc"q[  
template < typename Right > %*uqtw8  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const uJWX7UGuz  
Right & rt) const KDhHp^IXQ  
  { =19]a  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); "P|G^*"~2  
} d0xV<{,-  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 @@5u{K  
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。 o{ (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。 ^_oLhNoez2  
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。 oqE -q\!H  
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。 (=X16}n:>  
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? -P?} qy^j(  
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: 7HF\)cz2  
KGJB.<Be  
template < class Action > lz(9pz  
class picker : public Action wEp/bR1=  
  { Txxc-$z  
public : :G-1VtE n  
picker( const Action & act) : Action(act) {} & dS+!<3  
  // all the operator overloaded OS,$}I[`8  
} ; t _W |`  
52~k:"c  
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。 jPd<h{js  
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: pQ>V]M  
m/ukH{H1%  
template < typename Right > c{ <3\  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const |joGrWv4  
  { ZDb`]c4(  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); $?A]!Y;  
} J h"]iN  
<HD/&4$[  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > K{iYp4pU  
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。 <(iOzn  
#:yZJS9f9  
template < typename T >   struct picker_maker nO/5X>A,Zw  
  { (tz! "K  
typedef picker < constant_t < T >   > result; OY)x Kca  
} ; yTEuf@  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 7KEGTKfW  
  { I2 Kb.`'!  
typedef picker < T > result; F7hQNQu:  
} ; 0uvL,hF  
sPw(+m*C   
下面总的结构就有了: jlB3BwG{w  
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。 ^KlOD_GN|  
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。 h~1QmEat  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 9W8Dp?:  
至此链式操作完美实现。 &A9+%kOk>  
<Du*Re6g  
VMHY.Rf  
七. 问题3 94R+S-|P  
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。 $DVy$)a!u  
D9Z5g3s7R  
template < typename T1, typename T2 > _&M>f?l  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [ M'1aBx^  
  { 8sg *qQ  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); wVvU]UT  
} HqgH\  
NanU%# &  
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: W6PGv1iaW>  
hi=U  
template < typename T1, typename T2 > ?( '%QfT  
struct result_2 7-LeJRB  
  { Ac54 VN  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; KYQ6U.%W  
} ; 8%"e-chd  
HT]ubw]rJ  
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? M(BZ<,9V  
这个差事就留给了holder自己。 1Y`MJ \9  
    Ob+&!XTp?0  
9f @)EKBK  
template < int Order > 0(kp>%mbB  
class holder; +u#x[xO  
template <> v Zxy9Wmc  
class holder < 1 > 0jmlsC>  
  { ?m!FM:%  
public : .jKO 6f  
template < typename T > 1-n0"lP~4  
  struct result_1 +~@Y#>+./l  
  { NplSkv  
  typedef T & result; !9 F+uc5  
} ; 9p.>L8  
template < typename T1, typename T2 > f[RnL#*xJU  
  struct result_2 t0q@] 0B5  
  { 7^L&YV W  
  typedef T1 & result; S]N4o'K}q  
} ; "f3>20}  
template < typename T > H1]\B:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const @^e@.)  
  { 87Kx7CKF"  
  return (T & )r; pIXQ/(h31  
} ox6rR  
template < typename T1, typename T2 > .DQ]q o]OG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Ojs\2('u  
  { L:<'TXsRA  
  return (T1 & )r1; ke0W?  
} D8ly8]H  
} ; .EdV36$n  
_=MWt_A '3  
template <> j7d;1 zB+G  
class holder < 2 > cG?266{g  
  { B_S3}g<~  
public : bo2Od  
template < typename T > RB"rx\u7K  
  struct result_1 Ie~~LU  
  { RBXoU'.  
  typedef T & result; K"1J1>CHQ  
} ; kD>vQ?  
template < typename T1, typename T2 > [wR8q,2  
  struct result_2 >W<5$.G  
  { J 0 P  
  typedef T2 & result; PG!vn@b6  
} ; _X[c19q  
template < typename T > J\V(MN,  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const [OcD#~drO  
  { riL!]'akV  
  return (T & )r; {aSq3C<r  
} rXPXO=F1/  
template < typename T1, typename T2 > S&*pR3,u  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const j66@E\dN  
  { ,3j7Y5v  
  return (T2 & )r2; BP6Shc|C  
} wOOPWwk  
} ; |>4{4  
\K6J{;#L  
'UxA8i(  
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> >。 0"`skYJ@  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 5 %Gf?LyO  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: v,0DGR~  
wLbngO=VG  
return l(i, j) = r(i, j); i`qh|w/b_  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) `2PT 8UM  
> =H8>X  
  return ( int & )i; X\%3uPQ  
  return ( int & )j; ;j=1 oW  
最后执行i = j; -+> am?  
可见,参数被正确的选择了。 u i1m+  
RHbwq]  
bed+Ur&  
t3G'x1  
\4k*Zk  
八. 中期总结 $w\, ."y  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: In&vh9Lw  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 fsd>4t:" \  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 .Q@"];wH  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor %Qq)=J<H ;  
Xdt+ \}\  
K }BX6dA  
j`B{w   
PvwIO_W  
CCOg1X_  
九. 简化 DF2&j!  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 "=.|QKC1`  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  ZsZ1  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: :(Bi {cw  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ^~l<N@  
  +-*/&|^等 (rn x56I$  
2. 返回引用。 lQ"i]};<D  
  =,各种复合赋值等 L:-lqag!  
3. 返回固定类型。 s`RJl V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) '9@R=#nd  
4. 原样返回。 A]$+ `uS\  
  operator, k#xpY!'7  
5. 返回解引用的类型。 T"U t).  
  operator*(单目) 8BDL{?Mu  
6. 返回地址。 Umg81!  
  operator&(单目) WKsx|a]U  
7. 下表访问返回类型。 P hu| hx<  
  operator[] q;.]e#wvh  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 G>QTPXcD  
  operator<<和operator>> sfE8b/Z8  
 HU9y{H  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 (_ah~VnO  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: .Er/t"Qs;  
'.,.F0{x  
template < typename Left > xQap44KPZ  
struct value_return u2-7vudh  
  { u(702S4  
template < typename T > gH3kX<e  
  struct result_1 L0tKIpk  
  { Z;D3lbqE  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; S8m&Rj3O&  
} ; PDng!IQ^  
C&kl*nO  
template < typename T1, typename T2 > #Ca's'j&f  
  struct result_2 Q%Q?q)x  
  { 3:lp"C51  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; nX%'o`f  
} ; 0!`7kZrN  
} ; ~e9INZe-j  
!U:s.^{  
C} _:K)5q  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Y{RB\}f(  
MXk. 2  
下面我们来剥离functor中的operator() W+e*(W|d6  
首先operator里面的代码全是下面的形式: TZNgtR{q  
N'P,QiR,z<  
return l(t) op r(t) .+}o'rU  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) [[h)4H{T  
return op l(t) 9X9zIh]JV  
return op l(t1, t2) QYXx7h r=$  
return l(t) op 'hw@l>1\9  
return l(t1, t2) op 5l0rw)  
return l(t)[r(t)] `e>F<{ M6@  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 6xh#;+e }  
_PUm Pom.  
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: Gj`Y2X2r  
单目: return f(l(t), r(t)); cE5Zxcn  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); OB^?cA>  
双目: return f(l(t)); 5dw@g4N %^  
return f(l(t1, t2)); oh0|2IrM  
下面就是f的实现,以operator/为例 w*%$ lhp!  
h\*rv5\M  
struct meta_divide %L>nXj  
  { Pl& `&N;  
template < typename T1, typename T2 > =v$s+`cP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) wn|@D<  
  { 3H#/u! W  
  return t1 / t2; #r)1<}_e#  
} ugCS &  
} ; h?3l  
ANQa2swM  
这个工作可以让宏来做: )-KE4/G  
Q;ZHx.ye{  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 8t: &#h  
template < typename T1, typename T2 > \ 0$Y 9>)O  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9^#gVTGXv  
以后可以直接用 0gD59N'C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 0k 0c   
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 " IkF/  
(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。。。) 76Vyhf&7  
G4%M$LJ h  
)]?egw5l  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 I5yd )72  
=#2qX> ?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ^}/ E~Sg7\  
class unary_op : public Rettype 3r:)\E+Q_  
  { "Xk%3\{P  
    Left l; w[7.@%^[  
public : J*~2 :{=%  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} gq_7_Y/  
A='+tJa  
template < typename T > dwbY"t[9  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ? Ga2K  
      { #C;zS9(]B  
      return FuncType::execute(l(t)); ]n]uN~)9  
    } 7M#$: Fdb  
JRjMt-7H_  
    template < typename T1, typename T2 > C:GHP$/}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const wQ=yY$VP  
      { z5&%T}$tJ  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ) ~)SCN>-  
    } j)tC r Py  
} ; LH/&\k  
Ik-E4pxKo  
X]pWvQ Q]  
同样还可以申明一个binary_op -8Jl4F ,  
UG"6RW @  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5Jhbf2-  
class binary_op : public Rettype k CW!m  
  { 7hF,gl5  
    Left l; Uq]EJu  
Right r; MpIw^a3(r  
public : B==a  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} tk)>CK11  
|IX`(  
template < typename T > 2^^'t6@  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const [[?[? V ,  
      { q?Ku}eID3  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); le^_6| ek  
    } 4)odFq:  
eN| HJ=  
    template < typename T1, typename T2 > `b.o&t$L  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qaMZfA  
      { H#|Z8^ *Ds  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2));  [ }p  
    } fY%M=,t3c  
} ; jW1YTQ  
wj#J>C2]  
]D ?# \|  
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 9QOr,~~s  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 iFnOl*TC  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) dE5 5  
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。 ~~xyFT+{F  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 4C,kA+P  
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。。。 u 5Eo  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 z{`6#  
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) ;zZ,3pl-E  
下面是修改过的unary_op ovQS ET18b  
x5fgF;  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > |.Nr.4Yp  
class unary_op JtYYT/PB  
  { - - i&"  
Left l; \'; t*  
  |{7e#ww]  
public : ^sT +5M^  
?#BZ `H  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} JNxW6 cK  
WyBQ{H{So  
template < typename T > k1f3?l vlU  
  struct result_1 Avs7(-L+s  
  { 8S.')<-f  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; P1)* q0  
} ; C(F1VS  
9feD!0A  
template < typename T1, typename T2 > u Q:ut(  
  struct result_2 Pn'`Q S?  
  { X"hOHx5P  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; M>?aa6@0  
} ; 7y>Tn`V8G  
C 'B4 mmC  
template < typename T1, typename T2 > j<l#qho{h  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ->&BcPLn  
  { LKR==;qn  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); Exep+x-  
} U;x1}eFT  
B#HnPUUK  
template < typename T > $kxu;I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q3c*<n g#  
  { pG,<_N@P  
  return OpClass::execute(lt(t)); ",~ b2]ym  
} ]PR|d\O  
o5N]((9  
} ; 0M#N=%31  
dr| | !{\  
z3^RUoGU  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug 7XUhJN3n  
好啦,现在才真正完美了。 VFilF<jvu  
现在在picker里面就可以这么添加了: PU^[HC*K  
W:VW_3  
template < typename Right > *C4~}4WT\  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9"WRIHt'c  
  { F1 <489  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); I$aXnd6)  
} /J1S@-  
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。 9M1a*frxZ  
((-aC`  
-;+m%"k5  
X!U]`Qh  
51&|t#8h  
十. bind /\TQc-k?2  
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。 }7iUagN  
先来分析一下一段例子 3xBN10R#  
5c<b|  
MS{Hz,I,  
int foo( int x, int y) { return x - y;} m3U+ du  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 ^D9 /  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 i'M^ez)u  
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。 !?BW_vY  
我们来写个简单的。  AGh~8[  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: 536^PcJlN  
对于函数对象类的版本: S8*^ss>?^R  
5+y@ ]5&g  
template < typename Func > *w=z~Jq^R"  
struct functor_trait nURvy}<r  
  { y!S^xS  
typedef typename Func::result_type result_type; (YAI,Xnw  
} ; G{ F6  
对于无参数函数的版本: !c\7  
X"kXNKV/n  
template < typename Ret > >ysriPnQ  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .KFA218h*x  
  { ?O!]8k`1$  
typedef Ret result_type; I_:t}3s  
} ; uPFRh~ (b  
对于单参数函数的版本: NU|qX {-  
_mw13jcN]  
template < typename Ret, typename V1 > 53bM+  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > Lqg] Fd  
  { U!x0,sr  
typedef Ret result_type; XlRw Z/Wc  
} ; 'n>K^rA  
对于双参数函数的版本: F\;2 i:(  
]AFj&CteZ/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > !K!)S^^Po?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > DD2adu^  
  { )i&%cyZw  
typedef Ret result_type; \'[3^/('  
} ; s;s0}Td_1  
等等。。。 )r=9]0=  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy b([:,T7  
] F*|U`  
template < typename Func > v,n);  
struct func_return S<V-ZV&_:U  
  { <BZ_ (H  
template < typename T > 1d`cTaQ-  
  struct result_1 Ny[Q T*nV  
  { (viWY  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; =ntft SH  
} ; j(&GVy^;?  
HB%K|&!+  
template < typename T1, typename T2 > QQ*gFP.Ao  
  struct result_2 vxb@9 eb!H  
  { B i'd5B5  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; {&E?<D2_&  
} ; wc"9A~  
} ;  "";=DH  
J)_>%.  
wqcDAO (  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 'CgV0&@  
>xZ5 ac I  
template < typename Func, typename aPicker > |0lLl^zp  
class binder_1 kPWBDpzN  
  { :RHm*vt  
Func fn; p*Xix%#6  
aPicker pk; K6-6{vt  
public : FzVZs# O  
YDW|-HIF  
template < typename T > jg?bf/$s  
  struct result_1  %W(^6p!  
  { nkTYWw  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; )u<eO FI+  
} ; lHcA j{6  
<&`:&7  
template < typename T1, typename T2 > WX LK89ev\  
  struct result_2 xg?auje  
  { }*h47t}  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; V- /YNRV  
} ; kY=rz&?U  
}4Zkf<#7$  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} f`,-b  
5lGQ#r  
template < typename T > #vtN+E  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Cpe#[mE  
  { +N7"EROc  
  return fn(pk(t)); w\Iqzpikr  
} @' d6iYk_  
template < typename T1, typename T2 > "sD1T3!\)Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z0 aUHWms  
  { wE?CvL  
  return fn(pk(t1, t2)); 4oV {=~V  
} Q<1L`_.>  
} ; bf1)M>g,O  
7 I@";d8~  
qIz}$%!A  
一目了然不是么? *Z >  
最后实现bind 9j0o&Xn  
EsTB(9c?  
mzz$`M 1  
template < typename Func, typename aPicker > 5?w.rcN[j  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) ;I+H>$%jZ  
  { vTHq)C.7G  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); !3@{U@*Z]  
} v$;@0t:;#  
Je 31".  
2个以上参数的bind可以同理实现。 Od-Ax+Hp  
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。 W tVf wC_  
fgmSgG"b  
十一. phoenix Dm^l?Z  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: &sdx`,  
_KN: o10U  
for_each(v.begin(), v.end(), Ev{MCu1!6  
( ] opto  
do_ O>%$q8x@i  
[ =DC 3a3&%  
  cout << _1 <<   " , " ~;8I5Sge  
] x}|+sS,g  
.while_( -- _1), FfG%C>E6~  
cout << var( " \n " ) V 9Hl1\j^  
) .;g}%C  
); Lc%xc`n8B  
e^8BV;+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: ?2ItTrlB  
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 z0 \N{rP&  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 gHZqA_*T8U  
那么我们就照着这个思路来实现吧: O:IQ!mzV5  
AuXs B  
W~yLl%  
template < typename Cond, typename Actor > s&VOwU  
class do_while D"!jbVz]*  
  { x6v,lR  
Cond cd; p?kvW42/  
Actor act; ^KbL ,T  
public : v%nP*i9  
template < typename T > $''UlWK  
  struct result_1 <h@]Ri  
  { ^Q\XGl  
  typedef int result_type; qe%V#c  
} ; #Kl}= 1 4  
[,b)YjO~Xd  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} QZ~0o7  
03_pwB)^  
template < typename T > mf9hFy* <4  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const = ^s$ <  
  { c0ZaFJ  
  do N&m_e)E5c  
    { 5gshKmt_  
  act(t); V&iS~V0.  
  } wDKELQ(y H  
  while (cd(t)); >vAN(3Idu  
  return   0 ; AG>\aV"b  
} o0mJy'  
} ; yLqF ,pvO  
b i~=x  
+GeWg` \=  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `*k@4.J{  
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。 'Wp @b678  
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。 G "brT5:  
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@ G>H)+  
下面就是产生这个functor的类: y\,f6=%k  
" #v%36U  
3[VNsX  
template < typename Actor > ;7j,MbU  
class do_while_actor *|KVN&#  
  { x<>YUw8`  
Actor act; ^{[[Z.&R?  
public : ,hvc``j S8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} |r !G,  
f3#X0.':  
template < typename Cond > hZU 1O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; kceyuD$3G  
} ; ]r959+\$  
c\K<sM{  
$>r5>6  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 :)4*^a/lC  
最后,是那个do_ U&W"Ea=R/  
`0@z"D5c  
YPEnNt+  
class do_while_invoker mNDuwDd$S  
  { hB>^'6h+  
public : YtYy zX5u7  
template < typename Actor > MI*Sq\-i  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const !y[3]8Xxv  
  { u"Y]P*[k  
  return do_while_actor < Actor > (act); 0OWL  
} Hi8Y6|y$D  
} do_; vyU!+mlc  
W.[BPR  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ArXl=s';s4  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t9` Ed>a  
最后来说说怎么处理break和continue Ct!S Tk[2  
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。 >lLo4M 3  
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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