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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda }F<=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 WPpS?  
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, t 8,VRFV  
dum(T  
zS<idy F`  
f(Uo?_as  
  class filler c*c 8S~6  
  { 8[\ ~}Q6  
public : "t!_b ma  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Gj ka %  
} ; 4Y `=`{Q  
T}r}uw`  
Y-fDYMm  
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: id:6O+\  
N*NGC!p`N  
3Q\k!$zq  
L_{gM`UFc  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); eX3|<Bf  
(\o &Gl  
L[a A4`  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 #-{^={p "  
<C{uodFll  
G'c6%;0)  
K^f&+`v6_  
二. 战前分析 Zg;%$ kSQ  
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。 5q95.rw  
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 <F6LC_  
,/Usyb,`  
oF {u  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kB3@;z:  
  /* --------------------------------------------- */ ee\xj$,  
vector < int *> vp( 10 ); :U-yO 9!j  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); to)Pl}9QkK  
/* --------------------------------------------- */ @@|H8mP}H  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); s_76)7  
/* --------------------------------------------- */ 5S4`.'  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); XNkQ0o0  
  /* --------------------------------------------- */ I# |ib  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); QM'>)!8  
/* --------------------------------------------- */ q,(hs]\@  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); s=n_(}{ q  
w4Ku1G#jC  
e{0O "Jd`  
VM"*@T  
看了之后,我们可以思考一些问题: G_?qY#"(  
1._1, _2是什么? iPrAB*  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 66cPoG  
2._1 = 1是在做什么? J+*n}He,  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 LU@+O12  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 'w}/ o+x@  
@fSqGsSk  
2LH.If  
三. 动工 S;S_<GX  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: vC5y]1QDd  
,T7(!)dR  
)nUTux0K\  
U`ELd:  
template < typename T > L@6T~  
class assignment :@+@vM;gh  
  { +4k7ti1Qb  
T value; )rv<"  
public : ca8.8uHY\  
assignment( const T & v) : value(v) {} `<d{(9:+  
template < typename T2 > pJ]i)$M  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } C@s;0-qL  
} ; 8VZLwhj  
\}mn"y  
P[C03a!lXg  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 q3R?8Mb  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment FBJ Lkg0  
5R7DD5c[  
Zw"K69A)  
4 g^oy^~  
  class holder :HG5{zP  
  { >vY5%%}  
public : <',bqsg[  
template < typename T > QAh6!<.;@  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const w"K;e(S  
  { :0RfA%  
  return assignment < T > (t); Gfn?1Kt{  
} |#=4]]>m  
} ; C| Vz `FY  
~!{y3thZ  
_ -/<bO  
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: YX:[],FP  
$'>h7].  
  static holder _1; _lj&}>l  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 l TRQ/B  
/{d5$(Y"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ,a /<t"  
而不用手动写一个函数对象。 ^w|apI~HSE  
KnuQ 5\y  
e[a?5,s2  
Iib39?D W  
四. 问题分析 @ "=wn:O+  
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。 52JtEt7E  
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。 +sc--e?  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 To"J>:l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 7D%}( pX  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 I6E!$ }  
0'9z XJ"  
五. 问题1:一致性 ZBAtRs  
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?| gP?uLnzvi  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 h!L6NS_Q,  
5==}8<$  
struct holder 7#BU d/  
  { 8Ekk"h 6  
  // .s !qf!{V`  
  template < typename T > PV_q=70%T  
T &   operator ()( const T & r) const h#>%\Pvt;  
  { S!;:7?mq  
  return (T & )r; Uj[E_4h  
} /{9"O y7E  
} ; \Y{^Q7!>:8  
|#. J  
这样的话assignment也必须相应改动: FX#fh 2  
{yPiBu  
template < typename Left, typename Right > *=X$j~#X  
class assignment hi30|^l-  
  { 0cwb^ffN  
Left l; EhOy<f[4W  
Right r; 1[;~>t@C  
public : Iw<: k  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} > v~?Vd(  
template < typename T2 > G-)Q*p{i|  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } MZ{gU>K+  
} ; [;F%6MPK^  
$# /-+>  
同时,holder的operator=也需要改动: 7jZ=+2  
nKzS2 u=:Y  
template < typename T > }op0`-Xb  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const .cV<(J 5o  
  { |Ts|>"F'  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ~P47:IZf  
} x dT1jI  
xSQ:#o=8G  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 <=D\Ckmb  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 B3lP#ckh  
H 40~i=.  
return l(rhs) = r; hw@ `Q@  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 \!erP!$x .  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: \=O['#  
ky`xBO =  
template < typename Tp > FG^ Jh5  
class constant_t =q%Q^  
  { K|q5s]4I  
  const Tp t; {*Ag[HS0u  
public : [=})^t?8  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} 9\_^"5l  
template < typename T > P9Yw\   
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]Cfjs33H  
  { A{HP*x~t  
  return t; oV)#s!  
} |# _F  
} ; LRJY63A  
m5wfQ_}}ss  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 (Q_J{[F  
下面就可以修改holder的operator=了 =i4%KF9 x  
jf`QoK  
template < typename T > n#2tFuPE  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qHZ!~Kq,"'  
  { 4O TuX!  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); $ ]ew<j  
} _ (U|Kpi  
!CBvFl/v  
同时也要修改assignment的operator() U?bQBHIC  
Ix-bJE6+I,  
template < typename T2 > 3Kx&+  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } +f}u.T_#  
现在代码看起来就很一致了。 3 #8bG(  
\jkMnS6FvL  
六. 问题2:链式操作 \]j{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 eWN[EJI<  
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。 X j>?P/=Z  
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。 >@Nn_d  
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。 $ ?HOke  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ?M}W ;Z  
BF="gZoU<  
template < typename T > aUGRFK_6$  
struct result_1 !Ojf9 6is  
  { Smt&/~7D%  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; CeZ+!-lG  
} ; T 5AoBUw  
)YtdU(^J$  
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: \y7kb  
69/br @j%`  
template < typename T > B24,;2J  
struct   ref I+!?~]AUuq  
  { 6EX_IDb  
typedef T & reference; u ? }T)B  
} ; x%Fy1.  
template < typename T > )y .1}R2[  
struct   ref < T &> _Nx#)(x  
  { F?!X<N{  
typedef T & reference; ndXUR4  
} ; k"L?("~   
z'!sc"]W6  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下:  |Ok=aV7  
] 'B4O1  
template < typename T > tLD(%s_  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const  |4_[wX r  
  { >T)#KQ1t  
  return l(t) = r(t); [b?[LK}.  
} 4#fgUlV  
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。 w vQ.9  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,K-?M5(n9  
FRR`<do5$,  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么  9EU0R H  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: N+#lS7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 b-"kclK  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 o6@`aU  
最后的布局是: q Q/<\6Sl  
                Add z7PmyU >  
              /   \ m+LP5S  
            Divide   5 d,:3;:CR  
            /   \ ;&~9k?v7L  
          _1     3 upc-Qvk  
似乎一切都解决了?不。 "P9SW?',  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 z<~yns`Y.  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 }%lk$g';  
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: *`WD/fG  
-n#fj;.2_  
template < typename Right > 4^u wZ:  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 0V!@*Z  
Right & rt) const v9K=\ j  
  { rWS],q=c  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); <3WaFi u  
} s^lm 81;  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 L8.u7(-#  
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。 mgL{t"$c  
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。 ;>jLRx<KC  
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。 !`S61~gE  
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。 X6 SqOb\(a  
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? ^>/] Qi  
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: DMpNm F>  
ZD`p$:pT  
template < class Action > >DkRl  
class picker : public Action 9zac[t no  
  { #Ab,h#f*7  
public : vWq/A.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} s& Lyg>>`  
  // all the operator overloaded cK _:?G  
} ; -l i71.M  
-xMM}r y  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 nX\Q{R2  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: +~l`rJ  
MgG_D6tDM  
template < typename Right > ZB5u\NpcW  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const kXY p.IVA  
  { NoD\t(@h  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); `bMwt?[*  
} eW.[M?,  
Zrm!,qs  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 6Cvg-X@  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 O9jpt>:kZ  
Y&y5^nG  
template < typename T >   struct picker_maker HP G*o  
  { QoTjKck.  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ^ e4y:#Nu  
} ; bP3S{Jt-|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Qe;j_ BH  
  { A_xUP9g@?  
typedef picker < T > result; M-+pYv#&P  
} ; r5(-c]E7  
t]PO4GA  
下面总的结构就有了: oNa*|CSE>  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 zm`^=cV  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 XJ9bY\>)q1  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 8"2X 8C8  
至此链式操作完美实现。 bWOn`#+&  
Z2soy-  
jm$v0=W9#  
七. 问题3 F G5e{  
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。 *3r{s'm  
`Z!NOC  
template < typename T1, typename T2 > {<}kqn83sT  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f7Fr%*cO  
  { ' *x?8-KP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 6:o?@%  
} DGllJ_/Z  
8E9W\@\  
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: +""8aA  
-+#g.1UL/  
template < typename T1, typename T2 > <D!\"C  
struct result_2 3kl\W[`?  
  { Q?\rwnW?U  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; g,seqh%  
} ; =W Q_5}  
E*_lT`Hzf  
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? bWAVBF  
这个差事就留给了holder自己。 V/jEMJNks  
    pdQ6/vh  
#[a+m  
template < int Order > (!0=~x|Z[  
class holder; Im\{b=vT  
template <> Y"U -Rc  
class holder < 1 > s)~6 0c  
  { Zk.LGYz  
public : Kpo{:a  
template < typename T > z7H[\4A!>  
  struct result_1 Ba],ONM4k  
  { nD$CY K  
  typedef T & result; MOIH%lpe  
} ; \HzI*|*A  
template < typename T1, typename T2 > mt+IB4`  
  struct result_2 U&D"fM8  
  { ,ij"&XA  
  typedef T1 & result; h>6'M  
} ; Xh,{/5m  
template < typename T > s9wc ZO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EEaf/D/jt  
  { Z5uetS^  
  return (T & )r; yB7=8 Pcx  
} SY` U]-h  
template < typename T1, typename T2 > Xw=>L#Q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ov=[g l  
  { (=H%VXQH  
  return (T1 & )r1; E0<9NF Qr7  
} McgTTM;E  
} ; K.Tfu"6  
m"~^-mJ-  
template <> *N .f_s  
class holder < 2 > k;w1y(  
  { ?=B$-)/  
public : 9=j"kXFf  
template < typename T > SsDe\"?Q  
  struct result_1 Uj)~>V'  
  { iw\RQ 0  
  typedef T & result; jmbwV,@Q2  
} ; !_VKJZuH  
template < typename T1, typename T2 > 6uCa iPV  
  struct result_2 dyRKmLb  
  { 3[E3]]OVa  
  typedef T2 & result; OAMsqeWYA  
} ; ){|Bh3XV  
template < typename T > ErK5iTSD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8,pnm  
  { V]cD^Fqp  
  return (T & )r; ;Ft_ Xiq  
} wR\Y+Z   
template < typename T1, typename T2 > 2r2qZ#I}  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const |1zoT|}q  
  { 31 \l0Jg  
  return (T2 & )r2; s l|n]#)  
} |*5Kfxq  
} ; 5A,@$yp+  
~ztsR;iL  
-y70-K3  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /s"mqBXCG  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: l2"{uCcA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: +jePp_3$O  
v1Tla]d  
return l(i, j) = r(i, j); )$XW~oA'  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ^s/HbCA  
q~68)D(  
  return ( int & )i; CM+Nm(|\,  
  return ( int & )j; T u>5H`  
最后执行i = j; DT`TA#O  
可见,参数被正确的选择了。 5qzFH,  
`iYiAc  
W 86`R  
Tf/jd 3>  
&<}vs`W  
八. 中期总结 F+mn d,3  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: hI.@!$~=  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 kLa9'c0  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 n,hl6[OL7  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor P(BjXMd  
Q>R jv.1  
h+)XLs  
TbqH-R3W  
^'j? { @  
]n9o=^q/  
九. 简化 A)9OkLrc  
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。 U5N/'p%)<  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 e&WlJ  
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: ]v&)mK]n=o  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 n1+1/  
  +-*/&|^等 ?.t naE  
2. 返回引用。 ru#,pJ=O(  
  =,各种复合赋值等 p4QQ5O$;  
3. 返回固定类型。 qdkhfm2(K  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) .)L%ANf  
4. 原样返回。 \c1u$'|v  
  operator, 5VD(fW[OW]  
5. 返回解引用的类型。 ]X y2km]  
  operator*(单目) q1!45a  
6. 返回地址。 {cmY`to  
  operator&(单目) <d89eV+  
7. 下表访问返回类型。 nBw4YDR!  
  operator[] {~J'J$hn8  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 coa+@g,w7#  
  operator<<和operator>> t5: 1' N9P  
L?_'OwaY  
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。 z,pKy Inw  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: = F*SAz  
WWf#in  
template < typename Left > }LK +w+h~  
struct value_return g=*'kj7c3  
  { qWz%sT?C3L  
template < typename T > 3@#WYvD  
  struct result_1 Er /:iO)_  
  { :;Z?2P5i  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; J @eu ]?h  
} ; F/gA[Y|,gI  
Kvx~2ZMx6  
template < typename T1, typename T2 > .nDB{@#  
  struct result_2 KrVP#|9%"  
  { @JB9qT  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; HRQ3v`P.  
} ; G8bc\]  
} ; {}gx;v)  
BwpEIV@b]  
 zciL'9  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +H"[WZ5  
#aHPB#  
下面我们来剥离functor中的operator() EWz,K] _'  
首先operator里面的代码全是下面的形式: \ @XvEx%  
vwF#;jj\  
return l(t) op r(t) }6S~"<Ym  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ZC7ZlL _  
return op l(t) ^w|D^F=o  
return op l(t1, t2) :$k] ;  
return l(t) op l!S}gbM  
return l(t1, t2) op |q+3X)Y  
return l(t)[r(t)] hIBW$  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1u`{yl*+?  
$TU:iv1Fm  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Dx1f< A1  
单目: return f(l(t), r(t)); IOL5p*:gz  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 79HKfG2+KB  
双目: return f(l(t)); g>gVO@"b2  
return f(l(t1, t2)); Y8i'=Po%,  
下面就是f的实现,以operator/为例 9Rf})$o+  
^9_4#Ep(  
struct meta_divide IA6,P>}N  
  { qoZUX3{  
template < typename T1, typename T2 > 6h5DvSO  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 5vP=Wf cW  
  { FdwlRuG  
  return t1 / t2; \d :AV(u  
} 5xb1FH d:  
} ; P3e}G-Oz  
@#u'z ~a)  
这个工作可以让宏来做: :`Sd5b>  
+HAd=DU  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ "pA24Ze  
template < typename T1, typename T2 > \ yb/v?q?Fk  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; TyGsSc  
以后可以直接用 `4Db( ~  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) A#;TY:D2  
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 KkK !E  
(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。。。) V;N'?Gu  
PR+L6DT_  
U"T>L  
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 s[dq-pc "  
+.3,(l  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :qAF}|6  
class unary_op : public Rettype BN]{o(EB  
  { 7 'B9z/  
    Left l; W)LtnD2 w  
public : 1EmZ/@k/Y  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} [TaYNc!\  
o[Gp*o\  
template < typename T > +M s`C)f  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const wJ>.I<F6B  
      { ^J-"8%  
      return FuncType::execute(l(t)); PSB@yV <  
    } =@\Li)Y  
nqv#?>Z^OT  
    template < typename T1, typename T2 > e0e3b]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const e$Npo<u  
      { vyhxS.[9  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 9{- Sa  
    } 6\5"36&/rQ  
} ; mo*ClU7  
+)<H,?/  
.}*_NU   
同样还可以申明一个binary_op _GtG8ebr  
lm[LDtc  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 8|2I/#F}]  
class binary_op : public Rettype }uo.N  
  { 4xsnN@b  
    Left l; ?ISv|QpC  
Right r; %CaF-m=Pq  
public : x6iT"\MO  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ^v+7IFn  
*Q`y'6S  
template < typename T > d@QC[$qXj  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 0(h'ZV  
      { egHvI&w"o  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); n[c/L8j  
    } &{=`g+4n  
V|T3blG?D  
    template < typename T1, typename T2 > F#>^S9Gml  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 6v(;dolBIw  
      { >sZ207*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); .NX>d@ Kc  
    } 'kE^oX_  
} ; !fT3mI6u\  
_usi~m  
<&87aDYz  
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 r$/.x6g//  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 8 aC]" C  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) qJ5gdID1_  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 *<IQ+oat,a  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! DcmRb/AP*  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 48W-Tf6v|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 5#}wI~U;  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 5Vu@gRk_  
下面是修改过的unary_op a"pejW`m  
15U[F0b  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > >=!$(JgX  
class unary_op bA*T1Db,t>  
  { O ]Stf7]%;  
Left l; O~u@J'4  
  'boAv%1_sa  
public : nv-_\M   
*p>1s!i  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} "PtOe[Xk  
P;~P:qKd  
template < typename T > EVE<LF?  
  struct result_1 }29Cm$p  
  { *=~X1s  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; lBcRt)_O7  
} ; qcdENIy0b  
]>'yt #]  
template < typename T1, typename T2 > Jz Z9ua  
  struct result_2 ?:1)=I<A4  
  { ]Yd7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; v>]^wH>/"  
} ; N \Wd 0b  
W*D].|  
template < typename T1, typename T2 > ypA)G/;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const OK1f Y`$z  
  { n?z^"vv$i  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); AfOq?V  
} ;x~[om21;  
4}>1I}!k  
template < typename T > \&)k{P>=  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const V9r58hbVT  
  { {I~[a#^  
  return OpClass::execute(lt(t)); 8~s-@3J  
} AcCM W@e  
`h+1u`FJ  
} ; u, Rhm-`  
Vo-]&u&cr  
eH y.<VX  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug i<]Y0_?s  
好啦,现在才真正完美了。 #&jr9RB  
现在在picker里面就可以这么添加了: }5qjGD  
r" )zR,  
template < typename Right > 2xJT!lN  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ~!G&K`u  
  { 9b}AZ]$  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); xB&6f")  
} .wv!;  
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。 0Fi&7%  
D_MNF =7  
O&c~7tM%  
$xsmF?Dsx5  
QW_QizR>|  
十. bind fX 41o#  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 xFcRp2W9R  
先来分析一下一段例子 eS{ xma  
GOeYw[Vh  
U~Ai'1?xz  
int foo( int x, int y) { return x - y;} S3(2.c~  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 >|e>=  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 mK2M1r  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 w}jH,Ew  
我们来写个简单的。 H%\\-Z$#  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }hjJt,m  
对于函数对象类的版本: :/ yR  
4{1 .[##]o  
template < typename Func > .O+qtk!  
struct functor_trait ]CIZF,  
  { @`X-=GCl  
typedef typename Func::result_type result_type; ;<yVJox  
} ; 8(Y=MW;g  
对于无参数函数的版本: [@_zsz,`L  
7:_\t!]  
template < typename Ret > |NiW r1&i0  
struct functor_trait < Ret ( * )() > G?OwhX  
  { /rqaUC)A  
typedef Ret result_type; -}?ud3f<  
} ; tt7l%olw  
对于单参数函数的版本: 4gNF;  
[Bz'c1  
template < typename Ret, typename V1 > uPtHCP6  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > sa71Vh{  
  { &2!F:L  
typedef Ret result_type; ZoiCdXvTN  
} ;  9g*MBe:  
对于双参数函数的版本: R{"7q:-  
|F'k5Lh  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 1wqsGad+;  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ^5l4D3@E  
  { CbA2?(1o1  
typedef Ret result_type; $ZPiM  
} ; 5^\f[}  
等等。。。 QzQTE-SQ  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy NNQro)Lpe  
F;IG@ &  
template < typename Func > t7%!~s=,M  
struct func_return :K3nJ1G&  
  { c9dH ^t  
template < typename T > ~la=rh3  
  struct result_1 Wh,{|R[  
  { 4^KoH eM6  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; rX%qWhiEJ  
} ; j;O{Hvvz  
V^t5 Y+7  
template < typename T1, typename T2 > s1!_zf_  
  struct result_2 .bm#|X)RO  
  { l_!.yV{  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; A;sdrA  
} ; &B^vHH  
} ; eqSCNYN  
 +McKyEa  
1 D fB9n  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 $FgpFxz;  
.bOueB-  
template < typename Func, typename aPicker > }[u9vZL  
class binder_1 C/Ig.KmXF{  
  { ({cgak  
Func fn; "mA Vkq~  
aPicker pk; N>OF tP  
public : nFl=D=50-  
2&W(@wT$  
template < typename T > -ANp88a  
  struct result_1 F*QD\sG:  
  { =GQ?P*x|$  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; }0#cdw#gH  
} ; cz/mUU  
v UAYYe  
template < typename T1, typename T2 > 4 []R?lL  
  struct result_2 |n;gGR\  
  { YZCPS6PuE  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O,_2dj d  
} ; NA`3   
P'D~Y#^  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Y"mD)\Bw?  
,>%AEN6N2  
template < typename T > J ,fXXi)J  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^yKP 99(  
  { /h0<0b?i  
  return fn(pk(t)); kRgyvA,*;  
} %Hu Qc^  
template < typename T1, typename T2 > _[V.%k  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Uq/(xh,t5  
  { [?BmW {*u.  
  return fn(pk(t1, t2)); 2I:vie  
} b9(d@2MtK  
} ; #3$U&|`  
%2<chq  
&L-y1'i=j  
一目了然不是么? PZO7eEt8  
最后实现bind q+32|k>)  
~Xnq(}?ok  
dCcV$BX,K  
template < typename Func, typename aPicker > P _t8=d  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o><~.T=d&  
  { pF.Ws,nQ5  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); n(a7%Hx2  
} F5%-6@=  
3vOI=ar=L~  
2个以上参数的bind可以同理实现。 {R[lsdH(X  
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-g,C=L  
-,96Qg4vI  
十一. phoenix 0At??Z py  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: d {moU\W  
kT UQ8U  
for_each(v.begin(), v.end(), 9U58#  
( /U)w:B+p/g  
do_ K4xZT+Qb  
[ %yQ-~T@  
  cout << _1 <<   " , " *ZGQ`#1.X6  
] x}1(okc  
.while_( -- _1), i,ku91T  
cout << var( " \n " ) t9m: E  
) v>g1\y Iw  
); `S<uh9/  
.F)b9d[?  
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: wH!]B-hn  
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 I~"-  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 uGLVY%N  
那么我们就照着这个思路来实现吧: Q-}oe Q  
u!nt0hS  
lyZof_/*  
template < typename Cond, typename Actor > X\$|oiR  
class do_while 8c__ U<  
  { 6! g3Juh  
Cond cd; X~G"TT$)  
Actor act; l},px  
public : ,i*^fpF`F"  
template < typename T > 0+r/>-3]  
  struct result_1 G~4^`[elB  
  { I U 4[}x  
  typedef int result_type; FPFt3XL  
} ; i>,5b1x~  
9S6vU7W  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} )_.@M '?  
o?p) V^7  
template < typename T > <ze' o.c  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const p$[*GXR4  
  { $am7 xd  
  do C _[jQTr  
    { ,fET.s^|U  
  act(t); S*#y7YKI  
  } |nD2k,S<?  
  while (cd(t)); |[o2S90  
  return   0 ; *A,=Y/  
} T| 4c\  
} ; [.<vISRir  
~~5kAY-  
WJz   
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). VIi|:k  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 i7fpl  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 G =< KAJ  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 rKJ%/7m  
下面就是产生这个functor的类: 8`u#tl(  
f+I*aBQ  
sL&u%7>Re  
template < typename Actor > wc__g8?'  
class do_while_actor 9=< Z>  
  { -BoN}xE4  
Actor act; `fc*/D  
public : uft~+w P  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} N(1jm F  
j./bVmd.  
template < typename Cond > }#E4t3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; u5R^++  
} ; j/Bzbjq"  
dr/!wr'&hS  
`b7o  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Q?1 KxD!  
最后,是那个do_ v"$; aJ  
s}?98?tYB  
^R<= }  
class do_while_invoker 'Ob5l:  
  { le[5a=e(  
public : <#R7sco'  
template < typename Actor > ekAGzu  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const #bdJ]v.n  
  { E RMh% C  
  return do_while_actor < Actor > (act); =3J~ Fk  
} ^d2g"L   
} do_;  "= UP&=  
O:Z|fDQ`  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? F%Mlid;1  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 z$YOV"N  
最后来说说怎么处理break和continue igo7F@_,  
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。 W&p-Z"=)  
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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