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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda d]89DdZk  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 VZ#@7t  
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, pj~Ao+  
_'W en  
F8c^M</  
 Uz;z  
  class filler -<Wv7FNpD  
  { 8lI'[Y?3.  
public : &jg..R  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} s.9)? < [  
} ; ODggGB`H`  
*!~jHy8F  
yF~iVt  
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: cZ<@1I5QK  
4 Qo(Wl  
l8$7N=Y  
Vy- kogVt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); CDNh9`  
/2<1/[#  
U2lDTRt  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 dbmty|d  
m(B,a,g<  
<b5J"i&m  
myR}~Cj;q  
二. 战前分析 -W#-m'Lvu  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 W=[.. d  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 =GP~h*5es  
mYE8]4  
@(~ m.p|  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); RPXkf71iM  
  /* --------------------------------------------- */ R*DQm  
vector < int *> vp( 10 ); e5 "?ol0  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); #dd-rooQuD  
/* --------------------------------------------- */ /+11`B09  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); UP8=V>T02  
/* --------------------------------------------- */ 5Tb3Yy< .  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); wva| TZ  
  /* --------------------------------------------- */ qv+8wJ((  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); snl$v  
/* --------------------------------------------- */ l6AG!8H  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); TB8a#bK4  
Nydhal00  
"G(^v?x:P  
';CL;A;  
看了之后,我们可以思考一些问题: o:.6{+|N  
1._1, _2是什么? tW=,o&C=  
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。 No'^]r  
2._1 = 1是在做什么? T##_?=22I  
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。 -f4>4@y  
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。 )=PmHUd  
uia[>&2  
/.Fvl;!J;  
三. 动工 [h3y8O  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #Q6.r.3@x  
J[?7`6\M  
Gx$rk<;ZW  
]xYm@%>6  
template < typename T > gmU0/z3&  
class assignment v4YY6? 4  
  { ]t23qA@^2  
T value; o|FY-+  
public : 6pKb!JJ  
assignment( const T & v) : value(v) {} V&j |St[  
template < typename T2 > =>_k;x  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } EE^ N01<"\  
} ; HoFFce7o  
9AbSt&#  
mHnHB.OL  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 L'*P;z7<  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment :Hn*|+'  
R>3a?.X  
9qqzCMrI0e  
|PI]v`[  
  class holder T9N&Nh7 3  
  { ] VN4;R  
public : z@_ 9.n]  
template < typename T > pO;BX5(x  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w'Cn3b)`  
  { S!u`V3-s  
  return assignment < T > (t); +Yuy%VT  
} N~w4|q!]  
} ; <K#]1xCA  
T{L{<+9%  
~(|~Ze>  
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: 0%m}tfQ5  
e-taBrl;  
  static holder _1; p PF]&:&-b  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Sb9In_* 0  
c1,dT2:=  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); a zUEp8`|  
而不用手动写一个函数对象。  `#m>3  
/pa8>_,~  
LGOeBEAMV^  
q0}?F  
四. 问题分析 w84 ] s%y  
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。 Z1(-FT6O  
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。 ~+y0UEtq7  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 aWLeyXsAu  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 h%hE$2  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Qoj}]jve  
Dm3/i |Y  
五. 问题1:一致性 4zF|}aiQ  
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?| Y'.WO[dgf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 <z>K{:+>  
) OqQz7'  
struct holder !`BK%m\8  
  { A0NNB%4|/  
  // -V'`;zE6  
  template < typename T > 3b_tK^|'  
T &   operator ()( const T & r) const $Qm-p?f  
  { a?+Ni|+  
  return (T & )r; ^UF]%qqOn  
} h=q%h8  
} ; _HT*>-B  
A%VBBvk  
这样的话assignment也必须相应改动: }T?MWcG4  
x04JU$@  
template < typename Left, typename Right > ^J8sR4p#  
class assignment 62BJ;/ ]  
  { ZKG S?z  
Left l; a0"gt"q A  
Right r;  c|N!ZYJI  
public : u}QB-oU  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} eJMD8#  
template < typename T2 > Y$^x.^dT,  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } 26fm }QV  
} ; _v=@MOI/J  
tQ7DdVdix  
同时,holder的operator=也需要改动: :!a9|Fh~  
Nxu 10  
template < typename T > mm3goIi; Y  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const K_V44f1f  
  { qYg4H|6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); U! F~><  
} p}KZ#"Q  
r)|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。 (/&IBd-  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 -aiQp@^/J  
%Fc, $ =  
return l(rhs) = r; , #yE#8  
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。 QZBXI3%#s  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: {~ yj]+Im  
IMY?L  
template < typename Tp > %/dYSC  
class constant_t j%iz>  
  { 9l+`O0.@  
  const Tp t; LxkToO{  
public : %zHNX4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} h<.G^c)  
template < typename T > #q~SfG  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const P>=~\v nN#  
  { Y[gj2vNe4g  
  return t; p6[a"~y  
} wVBY^TE  
} ; )5lo^Qb  
nnmn@t(%r  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 { p {a0*$5  
下面就可以修改holder的operator=了 FxSBxz<N-A  
UYH;15s  
template < typename T > E|D~:M%~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const GzK{. xf  
  { OpY2Z7_  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); XM3N>OR.  
} <ns[( Q  
OiX>^_iDt  
同时也要修改assignment的operator() 58*s\*V` \  
QBa1c-Y  
template < typename T2 > e#K =SV!H  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } L)VEA8}  
现在代码看起来就很一致了。 Q44Pg$jp  
]{V q;  
六. 问题2:链式操作 k,M%/AXd  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 T#^   
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。 B:5( sK  
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。 >2`)S{pBD  
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。 JwbC3 t):@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct &R/)#NAp  
-UkP{x)S  
template < typename T > Rd;k>e  
struct result_1 {zBf*x  
  { AJSe +1  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; <OF7:f  
} ; au2 ieZZ[  
^8aj\xe(  
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: i$)bZr\  
0\%/:2   
template < typename T > 9 )u*IGj  
struct   ref zJ7vAL  
  { @HJ&"72$<  
typedef T & reference; DDn@M|*$  
} ; 9_[TYzpB!  
template < typename T > aOfL;I  
struct   ref < T &> T5NO}bz  
  { < i*v  
typedef T & reference; [=9-AG~}  
} ; Adgh:'h  
S*],18z?  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: *}Zd QJL  
2}>jq8Y47  
template < typename T > `h_,I R<  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const mJRvC%  
  { E"bYl3  
  return l(t) = r(t); U 9TEC)  
} (;P)oB"`C  
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。 D4<nS<8  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 \%=\_"^?  
^kxkP}[Z.  
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 eX7Ev'(H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: \v{tK;  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 LU~U>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d*Dq=.F(  
最后的布局是: {M U>5\  
                Add MFcN.M  
              /   \ X|t?{.p  
            Divide   5 CFAz/x@%  
            /   \ 0e9W>J9  
          _1     3 X{\>TOk   
似乎一切都解决了?不。 9+U%k(9  
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。 bwUsE U 0  
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。 BbUZ,X*Y  
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: buX$O{43I  
|Y|{9Osus  
template < typename Right > @FIR9XJ  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Teu4;  
Right & rt) const D`0II=  
  { 0*YLFqN  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); EC$wi|i  
} {uh]b (}s)  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 JYOyz+wNd  
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。 @4Z>;  
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。 /lkIbmV  
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。 *,{. oO9#  
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。 o Q I3Yz  
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? }MW*xtGV  
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: %ribxgmd  
B2:6=8<  
template < class Action > %YG ~ql  
class picker : public Action %@3AA<  
  { Q]Q i  
public : qY`)W[  
picker( const Action & act) : Action(act) {} aAiSP+#  
  // all the operator overloaded ^%-$8sV  
} ; R<{bb'  
BusD}9QqB  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 %sP C3L  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: |`_qmk[:R  
lHv;C*(_=  
template < typename Right > ]?S\So+  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const )dgXS//Y  
  { R}c,ahd  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Z0g3> iItM  
} TKj8a(R_  
I8@NQ=UV0  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > F&.iY0Pt  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 3Ba>a(E  
\{@s@VBx[  
template < typename T >   struct picker_maker &$tBD@7  
  { W76K/A<h>  
typedef picker < constant_t < T >   > result; QCQku\GLV  
} ; vBx*bZ  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > -v .\CtpHv  
  { h 1G`z  
typedef picker < T > result; l-xKfp`  
} ; H|k!5W^  
j9n3  
下面总的结构就有了: >B/ jTn5=  
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。 |E-/b6G  
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。 y`wTw/5N  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 YMOy 6C  
至此链式操作完美实现。 $ r)+7i  
P1)f-:;  
WL$Ee=  
七. 问题3 8rwkux >  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 Ex9%i9H  
8 P85qa@w  
template < typename T1, typename T2 > 90L,.  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const RQ}(}|1+\  
  { Nq6~6Rr  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); gQ4Q h;  
} S%gb1's  
}VxbO8\b(  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: Dw{rjK\TT'  
L&M6s f$N  
template < typename T1, typename T2 > rStfluPL  
struct result_2 yep`~``_  
  { UOHU 1.3$T  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; /3->TS  
} ; :Y/i%#*1  
.r[b!o^VR  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? .WM0x{t/  
这个差事就留给了holder自己。 `RDl k  
    @r4ZN6Wn  
S'M=P_-7  
template < int Order > Dz/I"bZLC  
class holder; <ABN/nH  
template <> Y)^qF)v,d  
class holder < 1 > @Aa$k:_  
  { g.OBh_j-v  
public : b:3n)-V{u  
template < typename T > +shT}$cb1  
  struct result_1 N<o3pX2i]  
  { sW!pMkd_  
  typedef T & result; su6x okt  
} ; s\QhCS  
template < typename T1, typename T2 > ` W$  
  struct result_2 9t@^P^}=\m  
  { "+3p??h%Rq  
  typedef T1 & result; jqxeON  
} ; Nf8."EDUW  
template < typename T > 9n{tbabJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const (\m4o   
  { e^kccz2f  
  return (T & )r; )1ia;6}  
} wy6>^_z  
template < typename T1, typename T2 > &No6k~T0:b  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const S|!)_RL  
  { <>$`vuU  
  return (T1 & )r1; K=Z~$)Og)  
} xLX<. z!r  
} ; tWR>I$O8F  
gQaBQq9  
template <> Nq'Cuwsp  
class holder < 2 > @ hH;d\W#  
  { 5=%:CN!/@p  
public : ?B ; +,  
template < typename T > K3*8JF7_F  
  struct result_1 9bvzt8pc  
  { Yqz(@( %  
  typedef T & result; OAPR wOQ^=  
} ; +U/+iI>0  
template < typename T1, typename T2 > ^@?-YWt   
  struct result_2 N,U<.{T=A  
  { M mH[ 7R  
  typedef T2 & result; 7U68|\fI!  
} ; %^){Z,}M}  
template < typename T > ; (I(TG  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const g4USKJ19.  
  { DM"nxTVre  
  return (T & )r; gyi<ot;  
} &}}c>]m  
template < typename T1, typename T2 > Ny|2Fcs  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const cU <T;1VQ  
  { S1oRMd)r  
  return (T2 & )r2; ph\KTLU  
} CVfQ  
} ; dL;C4[(N  
I4'mU$)U  
j2O?]M  
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> >。 Yw7+wc8R  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: eytd@-7uX  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: UHr0J jQK  
qOaI4JP@  
return l(i, j) = r(i, j); p)l>bC?3  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =#)Zm?[;  
&w\E*$  
  return ( int & )i; s))L^|6  
  return ( int & )j; !Ld0c4  
最后执行i = j; hE.NW  
可见,参数被正确的选择了。 I| j Gu9G  
l)y$c}U  
,>(/}=Z.  
xXG-yh  
Hkq""'Mx+w  
八. 中期总结 Y r3h=XY  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: CBaU$`5  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 TAfLC)  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 <>3}<i<[&  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor }.md$N_F  
]|NwC <  
JkT , i_  
V %k #M  
jSMvZJX3n  
=.vc={_ ?  
九. 简化 q2Xm~uN`)  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 k.Tu#7  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 j ys1Ki  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: {&tbp Bl#  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 9+'QH  
  +-*/&|^等 }bj dK  
2. 返回引用。 3`y9V2&b  
  =,各种复合赋值等 ;r(hZ%pD  
3. 返回固定类型。 K_\fO|<k  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) *>otz5]  
4. 原样返回。 r>v_NKS]t  
  operator, vZEeb j  
5. 返回解引用的类型。 K9JW&5Q  
  operator*(单目) 5AmY rXZ  
6. 返回地址。 N>, `l  
  operator&(单目) l2>ka~  
7. 下表访问返回类型。 ~ Iin|  
  operator[] 8Ar5^.k  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 \i Ylh HD  
  operator<<和operator>> .xXe *dm%  
HsA4NRF'7  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 +eiM6* /0  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: j$Ttoo  
CD$0Z  
template < typename Left > *=]hc@  
struct value_return Yh`P+L  
  { *5( h,s3&  
template < typename T > 3+6s}u)  
  struct result_1 dP8b\H  
  { /cn=8%!N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; L_fu<W  
} ; XA8{N  
r:h\{ DVf  
template < typename T1, typename T2 > >Mml+4<5  
  struct result_2 H{*~d+:ol  
  { xO8-vmf2  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; {J`Zl1_q  
} ; F+.:Ry FS  
} ; $N$ ZJC6(@  
uyr56  
}UwDHq=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait a]NQlsE}l  
9}e`_z  
下面我们来剥离functor中的operator() A%H"a+  
首先operator里面的代码全是下面的形式: HX1RA 5O  
2{!o"6t  
return l(t) op r(t) )4oTA@wR  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) S{cy|QD  
return op l(t) _YVp$aKDR  
return op l(t1, t2) %E q} H  
return l(t) op Y8I*B =7  
return l(t1, t2) op 8BUPvaP<[  
return l(t)[r(t)] r5ONAa3.  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /A3tY"Vn  
rzC\8Dd  
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: n(-1vN  
单目: return f(l(t), r(t)); VEAf,{)Q  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); BElVkb  
双目: return f(l(t)); ~9.0:Fm<  
return f(l(t1, t2)); 8=;'kEU  
下面就是f的实现,以operator/为例 Y`@:L'j  
'F[m,[T%x  
struct meta_divide c#eV!fl>&  
  { sdq8wn  
template < typename T1, typename T2 > 2CX'J8Sy  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) hS) X`M  
  { vu^ '+ky  
  return t1 / t2; {(r`&[  
} 69)- )en  
} ; $ZSjq  
\W5fcxf  
这个工作可以让宏来做: sqkk 4w1#C  
0pT?qsM2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ AS[yNCsjC  
template < typename T1, typename T2 > \ M*|,05>  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 2"`R_q  
以后可以直接用 3ifQKKcR{  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [R$iX  
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 KiN8N=z  
(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。。。) C*A!`Q?1Y  
FsI51@V72Q  
9 06b=  
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 .t\#>Fe  
s+{)K  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > n&V\s0  
class unary_op : public Rettype {DzOXTI[Y  
  { dQSX&.<c,  
    Left l; K.k%Tg[ ~  
public : CAX)AN  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ~(Wq 5<v  
@VlDi1  
template < typename T > |G^w2"D_Z  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V/C":!;  
      { Fk01j;k.H  
      return FuncType::execute(l(t)); (* WO<V  
    } ~I'1\1  
1D3{\v  
    template < typename T1, typename T2 > Bp #:sAG  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const y8j wfO3  
      { D?yiK=:08`  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); !Zf< j  
    } p:kHb@  
} ; ~?l>QP|o  
%Z T@&  
rVo0H.+N)`  
同样还可以申明一个binary_op AUZ^XiK  
h B@M5Mc$  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > PtR8m=O  
class binary_op : public Rettype N@Fof(T&  
  { i7N|p9O.  
    Left l; PNNY_t +I  
Right r; JL[xrK0  
public : Rn(6Fk?   
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} g9N_s,3jC  
u">KE6um  
template < typename T > ?]1_ 2\M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const IEbk_-h[  
      { :=CRsQAn  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); )#|I(Gz ^  
    } (RhGBgp  
?4G/f<ou  
    template < typename T1, typename T2 > JerueF;J  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const ZT;8Wvo  
      { 2h:*lV^  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); J0%e6{C1  
    } (P=q&]l[  
} ;  ' ];|  
#`kLU:  
]Ak/:pu  
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 %yr(i 6L  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 ^p@ #  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) bUcq LV  
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。 |3ob1/)p0  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h_xHQf&#  
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。。。 {Z~5#<t  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 OE{PP9 eh  
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) },tN{()  
下面是修改过的unary_op Imv ]V6"D=  
;";#{B:  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > e\Igc.  
class unary_op vC j, aSW  
  { T/9`VB%N  
Left l; "}91wfG9  
  :h(r2?=7  
public : {y>o6OTITR  
W.|r=   
unary_op( const Left & l) : l(l) {} KMU2Po qD  
E;*JD x  
template < typename T > [H-r0Ah  
  struct result_1 i,3[0*ge  
  { 3 $~6+i  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; @ +iO0?f  
} ; \R}`S`fIw`  
j 1Ng[  
template < typename T1, typename T2 > v c r5  
  struct result_2 z[E gMS!  
  { Y<h [5  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; #<4/ *< 5  
} ; "{1SDbwmMo  
q.GA\o  
template < typename T1, typename T2 > +6i~Rx>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )^D:VY9 2  
  { 'K8emt$d+  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _7k6hVQ  
} VK~ OL  
P.j0Xlof  
template < typename T > .5ItH^  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )"]Nf6  
  { KcW]"K>p!  
  return OpClass::execute(lt(t)); @An "ClDa  
} E\GD hfTQ  
^o|Gx  
} ; i^O(JC  
#&oL iz=hZ  
 '7j!B1K-  
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 4/Wqeq,E8  
好啦,现在才真正完美了。 .&Q'aOg  
现在在picker里面就可以这么添加了: X-mhz3Q&a  
\i}:Vb(^  
template < typename Right > kCuIEv@  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const U`-]U2 "  
  { FK:Tni  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); =Eimbk  
} tt%lDr1A)  
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。 O0i)Iu(J7;  
Zd Li<1P*d  
2b`3"S  
u*:;O\6l  
eX1<zzd  
十. bind c-ud $0)c  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 .]IidsgM  
先来分析一下一段例子  HuCzXl  
~|>q)4is6a  
MD 62ObK!  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~$@~X*K~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 42If/N?  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 FkS$x'~2$  
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。 -*QxZiKD  
我们来写个简单的。 3<L>BakD  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Z}E.s@w  
对于函数对象类的版本: bL)7 /E  
10C,\  
template < typename Func > Go8?8*  
struct functor_trait <Y9 L3O`[  
  { s>VpbJ3S  
typedef typename Func::result_type result_type; (8$; 4q[!  
} ; wE4:$+R};  
对于无参数函数的版本: O`pqS\H  
z(yJ/~m  
template < typename Ret > $^ wqoW%t  
struct functor_trait < Ret ( * )() > .Zzx W  
  { DviRD[+q"  
typedef Ret result_type; R}S@u@mOE  
} ; Ew9\Y R}  
对于单参数函数的版本: tt=JvI9>  
*nj={Ss&  
template < typename Ret, typename V1 > "%~Jb dx  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > @Ft\~ +}  
  { !pwY@} oL  
typedef Ret result_type; !T<4em8  
} ; 1%R8q=_  
对于双参数函数的版本: t\/i9CBn  
Wvg+5Q  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > fC\Cx;q-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^)|!nd  
  { tE~OWjL  
typedef Ret result_type; ,'KS:`m!  
} ; pel{ ;r  
等等。。。 3kc.U  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Uzx,aYo X  
[#}0)  
template < typename Func > V^  
struct func_return g$(<wWsU  
  { 49gm=XPm  
template < typename T > H2plT  
  struct result_1 e)#O-y  
  { 7jZE(|G-  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; I 19 /  
} ; ) Ekd  
O>h,u[0  
template < typename T1, typename T2 > sghQ!ux  
  struct result_2 re$xeq\1P?  
  { V\!6K  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 5f` a7R  
} ; }u>F}mUa  
} ; +J`HI1  
d"P\ =`+  
vjzpU(Sq#  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Tx+Bkfj  
-$; h+9BO  
template < typename Func, typename aPicker > |\ZsoA  
class binder_1 ? 0}M'L  
  { U@6bH@v5  
Func fn; ~)ecQ  
aPicker pk; g}vOp3 ^  
public : 4F-r}Fj3  
1&Fty'p  
template < typename T > CSA.6uIT  
  struct result_1 &7}\mnhB  
  { :c vZk|b%  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; FRSz3^Aw  
} ; %y{f] m  
#)qn$&.H  
template < typename T1, typename T2 > 'R{Xq HP  
  struct result_2 &8##)tS(y  
  { \e=Iw"yd  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 9(\eL9^  
} ; A<1:vV  
7M|!N_ $  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} ({R-JkW: ;  
:75$e%'A  
template < typename T > :|Ckr-k"1e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,t2yw  
  { XL`*T bx  
  return fn(pk(t)); X\z `S##kj  
} g}cb>'=={  
template < typename T1, typename T2 > FnoE\2}9  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const _7)>/YK?}4  
  { ;2NJkn9t  
  return fn(pk(t1, t2)); jGeil qPC  
} _F2 R x@Y  
} ; ,n}h_ct  
^ B>BA  
],?rFK{O  
一目了然不是么? bv NXA*0  
最后实现bind \!+#9sq0  
E`"<t:RzF  
v$P<:M M  
template < typename Func, typename aPicker > 2"'<Yk9  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) cl`!A2F1G#  
  { pX\Y:hCug  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 65P*Gu?  
} oy;g;dtq  
DCv=*=6w  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *hk8[  
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。 XBmAD!  
r Ljb'\<*  
十一. phoenix k3 YDnMRA9  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: (=T%eJ61  
3eg)O34  
for_each(v.begin(), v.end(), #835 $vOe  
( @`IMR$'  
do_ dr54 D  
[ FC +}gJ(q  
  cout << _1 <<   " , " mh4<.6>5  
] VJ8 " Q  
.while_( -- _1), /qKO9M5A  
cout << var( " \n " ) M9t`w-@_w  
) k|r+/gIV  
); J%:D%=9 )  
pZ IDGy=~  
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: Wv4x^nJ  
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 Qw,{"J  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?k}"g$JFn  
那么我们就照着这个思路来实现吧: y|+n77[Gv  
A~!v+W%vO1  
'a^'f]"  
template < typename Cond, typename Actor > R9!GDKts%  
class do_while w]% |^:  
  { dw"Tv ~  
Cond cd; kw M1f=!-  
Actor act; Wf}x"*  
public : w.:fl4V  
template < typename T > G]$.bq[v  
  struct result_1 .*x |TPv{  
  { $#HPwmd  
  typedef int result_type; WlF}R\N!  
} ; 8M_p'AR\,y  
KiaQ^[/q  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} 5LF#w_x  
1Fs:&*=  
template < typename T > '1Z3MjX  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ; *@lH%u  
  { zDD1EycH  
  do @j{n V@|  
    { in[yrqFb7t  
  act(t); mjI $z3  
  } 7R{(\s\9:  
  while (cd(t)); jx?"m=`s:  
  return   0 ; W,53|9b@  
} rDEd MT  
} ; Yqz B="  
h%0FKi^  
%z_L}L  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). @5)THYAx4  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 ,Qw\w,  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 >~vZ+YO  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 `+c8;p'q  
下面就是产生这个functor的类: >(9"D8  
vp_$Ft-R  
H+O^el  
template < typename Actor > x392uS$#  
class do_while_actor "+BNas^rF  
  { `SN?4;N0  
Actor act; B'U;i5u4'  
public : o<f#Zi  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N =0R6{'  
_XP3|E;I/  
template < typename Cond > $1ZF kw  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; LL}b]B[  
} ; ]ICBNJ  
n#fc=L1U  
% QKlvmI"  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 %CaUC'  
最后,是那个do_ Q*c |!< &e  
AY~~a)V  
;A3aUN;"I  
class do_while_invoker 3L5o8?[  
  { 8ba*:sb  
public : rf:C B&u  
template < typename Actor > noLb  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const OQC.p,SO  
  { Hrd z1:#6,  
  return do_while_actor < Actor > (act); t&^cYPRfY'  
} \@eC^D2  
} do_; TXDb5ZCzM  
w-3 B~e  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? |AS`MsbI9  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SB<09|2  
最后来说说怎么处理break和continue 1qgzb  
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。 pSml+A:  
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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