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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda OM9 6`  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V 2kWiyN  
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, 73DlRt *  
bY#;E;'7  
_|n=cC4Qu  
t&c&KFK)I&  
  class filler pZ+j[!  
  { T$b\Q  
public : Q5E:|)G  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} <jd/t19DB  
} ; Sa]Ek*  
mf4z?G@6  
W7!.#b(hU  
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: eihZp  
kl{6]39  
^!>.97*   
(5Ky6b9v  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); r7X D&Y  
INLf#  N  
\ sf!  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 =g0*MZ;"  
Oje|bxQ  
H2\1gNL  
sX'U|)/pD  
二. 战前分析 7,_-XV2  
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。 \j:gr>4  
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 E\e]K !  
d)*(KhYie@  
_'*DT=H'U  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); wr@GN8e`  
  /* --------------------------------------------- */ u 2lX d'  
vector < int *> vp( 10 ); +#v4B?NR  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); |[wyc!nY).  
/* --------------------------------------------- */ w~v<v&  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); <;KRj85"j  
/* --------------------------------------------- */ u[`v&e  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i wz` x  
  /* --------------------------------------------- */ @aB9%An1  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); }=pOiILvD  
/* --------------------------------------------- */ QV)}3pW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 7x+=7,BZd  
j7sU0"7^  
OPJgIU%  
S_T  
看了之后,我们可以思考一些问题: kbq:U8+k  
1._1, _2是什么? _SF!T6A  
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。 8on[%Vk  
2._1 = 1是在做什么? JFJIls  
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。 oQBiPN+v.3  
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,u{&%yL"w  
D5[VK `4Z  
n `#+L~X  
三. 动工 G"fdu(.@  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: W%zmD Hk~  
qj;l,Kua  
fB[\("+  
1HXlHic  
template < typename T > :xN8R^(  
class assignment ;Bnr=' [  
  { Cji#?!Ra?  
T value; Rf8:+d[Jj|  
public : o~}1 oN  
assignment( const T & v) : value(v) {} b#}t:yy  
template < typename T2 > ?k w/S4  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } (l;C%O7*  
} ; YZ{jP?x  
:>ZzP:QD  
T"A^[ r*  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 u mqKFM$  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment hqWPf  
johmJLC  
L+(C5L93}  
xrX?ZJ  
  class holder Dwk$CJb3-  
  { ,?#*eJD  
public : X#Ak'%J  
template < typename T > ~ \-r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const j$%yw4dsj  
  { HD~jU>}}  
  return assignment < T > (t); J,`_,T  
} e7hO;=?b'  
} ; F42TKPN^uu  
SDJ;*s-  
eTT^KqE>&  
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: +Gp!cGaAm  
XzN-slu!  
  static holder _1; (,d/JnP  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 JgxA^>|9;  
s?~8O|Mu'  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B5 tx f.  
而不用手动写一个函数对象。 a5>)?m  
\&# p1K(H  
{4o\S  
Y+OYoI  
四. 问题分析 _u`B3iG  
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。 6S2r  
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。 i)GeX:  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 olHH9R9:  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 c-ttds  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 #?A]v>I;C  
CF,8f$:2  
五. 问题1:一致性 /bu'6/!`  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| )Xq@v']%~9  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 HgS<Vxmq  
65;|cmjv  
struct holder ,uKs>T^  
  { 8Yo-~,Gb  
  // Q*,6X*W!~  
  template < typename T > b-,]A2.  
T &   operator ()( const T & r) const zZ<ns+h  
  { <8g *O2  
  return (T & )r; \}U[}5Pk&  
} ntDRlX  
} ; %GNUnr$  
Z={D0`  
这样的话assignment也必须相应改动: [..,(  
>~.Zr3P6kC  
template < typename Left, typename Right > ?,D>+::  
class assignment :,urb*  
  { :~WPY9i`  
Left l; ],H1  
Right r; NW }>pb9  
public : j{-mQTSD  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} **Qe`}E:  
template < typename T2 > wBg<Q{J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ev)rOcOU  
} ; (ra:?B  
=W;t@"6>2  
同时,holder的operator=也需要改动: TEH*@~P"  
N)9pz?*V  
template < typename T > oqm  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const v@F|O8t:s  
  { E_ o{c5N  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); %kF TnXHK  
} Q x9>,e6+  
E`A<]dAoK  
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。 L"Qh_+   
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 i5ajM,i/K  
P@^z:RS*{  
return l(rhs) = r; ~uP r]#  
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。 ~ >&I^4  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: E.?E~}z  
\f8P`oET~  
template < typename Tp > Ib_n'$5#z  
class constant_t  #a|6Q 8  
  { [] GthF  
  const Tp t; j CTQ sV  
public : _)HD4,`  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} B"pFJ"XR  
template < typename T > I}6DoLbV  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const Bf D,z  
  { \O8Y3|<  
  return t; OqEg{o5 a&  
} {^PO3I  
} ; 2LhfXBWf  
ZXF AuF  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ~rVKQ-+4&  
下面就可以修改holder的operator=了 &4w\6IR  
#i`A4D  
template < typename T > d,GtH)(s  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const [u`17hyX  
  { *F26}q  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); .g6PrhzFbk  
} hqhu^.}]  
1qB!RIau  
同时也要修改assignment的operator() h,!G7V  
>N+bU{s  
template < typename T2 > e>])m3xvn  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } rW=k%# p  
现在代码看起来就很一致了。 PK:o}IWn~x  
1q}u?7nnSG  
六. 问题2:链式操作 3{2^G@j  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 r`&2-]  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 h"RP>fZt  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 zIAu3  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 EI?d(K  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct RTgQ#<W8  
cu.*4zs  
template < typename T > 4Vb}i[</  
struct result_1 6b#:H~ <  
  { zkT`] @`J  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; SIaUrC  
} ; Q`@$j,v  
'%n<MTL  
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: w (vE2Y ?  
,w9#%=xE  
template < typename T > YJ$Vn >6Z  
struct   ref +WU|sAK"  
  { S:2u3th7  
typedef T & reference; `uM0,Z  
} ; 6)uPM"cO  
template < typename T > }rj C_q  
struct   ref < T &> #x4h_K Y  
  { \GbHS*\+  
typedef T & reference; tpNtoqg_$  
} ; &.+n L  
&(H)gjH  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: %ojR?=ON  
-$L],q_S^  
template < typename T > |%2/I>o  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =,>TpE  
  { )$l9xx[  
  return l(t) = r(t); OW63^wA`s  
} iSZctsqE  
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。 -A-hxK*^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 OUIUgej  
m! '1$G  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 {LB }v;?l  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: |;U}'|6  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 %0~wtZH_!  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q~b M  
最后的布局是: XRz%KVysp  
                Add T$.-{I  
              /   \ C+L_61  
            Divide   5 }Pm(oR'KTJ  
            /   \ 8}pcanPg  
          _1     3 ?5r2j3mqgv  
似乎一切都解决了?不。 C<wj?!v,F[  
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。 \:q e3Q  
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。 (IWix){  
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: FVC2XxP  
<*r<+S   
template < typename Right > }n2-*{)x  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const aaqd:N)  
Right & rt) const O{i_?V_  
  { fa+W9  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); bWQORjnd8  
} rjpafGCp  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 e>vUkP y  
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。 C)KtM YA,  
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。 Io4:$w  
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。 ?lET45'  
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。 Y)4Nydq  
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? $*v20  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: QIMv9;  
n6!Ihip$  
template < class Action > ssr)f8R#,#  
class picker : public Action vN%j-'D\A4  
  { |`(?<m  
public : dE}b8|</  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Y="&|c=w#L  
  // all the operator overloaded fD#&:)  
} ; ap'kxOf"1  
B[0,\>  
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。 0Yzb=QMD  
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: I>8@=V~  
ndCS<ojcBP  
template < typename Right > ,^+R%7mv  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 7 NB"oU^h%  
  { )[M<72  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); %oCjZ"ke  
} J_wz'eIb0  
oCdOC5  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _ !^FW%  
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。 DCt:EhC  
 > ^v8N  
template < typename T >   struct picker_maker u$%#5_k  
  { hPeKQwzC0  
typedef picker < constant_t < T >   > result; k>0cTBY&  
} ; 55\X\> 0C7  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > _6-/S!7Y\  
  { *UL|{_)c  
typedef picker < T > result; ^qus `6  
} ; CMG`'gT  
r4NT`&`g?  
下面总的结构就有了: 2E ; %=e  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 &9lc\Y4PY  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 @H# kvYWmn  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 4Ig{#}<  
至此链式操作完美实现。 @x F8' [<  
dYqDL<se/I  
 hL{B9?  
七. 问题3 vK.4JOlRF  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。   [aS)<^  
U)/Ul>dY  
template < typename T1, typename T2 > rDx],O _  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const f93X5hFnF  
  { '5,,XhP  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); {kRC!}  
} e "adkV  
Z8dN0AqZ  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: ]>4Qs  
(Nlm4*{h  
template < typename T1, typename T2 > !zkEh9G  
struct result_2 F+$@3[Q`N  
  { @[b:([  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ty< tv|p  
} ; lPN< rgg  
T17LYHIT  
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? 6-X?uaY)os  
这个差事就留给了holder自己。 hYZ:" x  
    :kx#];2i  
4b(irDT3F  
template < int Order > 4p.{G%h  
class holder; zT-"kK  
template <> Okg8Ve2  
class holder < 1 > Y 6Qb_X:  
  { , sJfMY  
public : Sw( H]  
template < typename T > Rw{v"n  
  struct result_1  ~M^7qO  
  { ?.A/E?Oc  
  typedef T & result; 'MQGR@*  
} ; GK+\-U)v  
template < typename T1, typename T2 > -Us% g  
  struct result_2 }~C ZqIP  
  { x0;}b-f  
  typedef T1 & result; / bu<,o  
} ; lg  
template < typename T > +95dz?~  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const %y7wF'_Y  
  { ftqW3VW  
  return (T & )r; R:R@sU  
} I2lZ>3X{  
template < typename T1, typename T2 > P~ZV:Of  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const ~kJpBt7M  
  { Lpbn@y26<  
  return (T1 & )r1; R Mt vEa  
} )Q j9kJq  
} ; \q1%d.\X  
%` [`I>  
template <> o4f9EJY   
class holder < 2 > lKwT5ma7  
  { n rB27  
public : RF2XJJ  
template < typename T > *B<I><'G  
  struct result_1 ~+nSI-L  
  { *3 8Y;{ 4  
  typedef T & result; |#jm=rT0y  
} ; 0fK|}mmZA  
template < typename T1, typename T2 > I^Jp )k*z  
  struct result_2 GXK?7S0H  
  { &&S4x  
  typedef T2 & result; eRy'N|'  
} ; FH21mwV  
template < typename T > J<*Mk  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const MNmQ%R4jRN  
  { 9k^=m)yS'  
  return (T & )r; iC+H;s5<  
} o5x^"#  
template < typename T1, typename T2 > /0B ?3&H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8Xzx ;-&4  
  { y" -{6{3  
  return (T2 & )r2; 7[1 R}G V  
} BmF>IQ`M?  
} ; j77}{5@p  
_-\{kJ  
&LQab>{*K  
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> >。 TC#B^m`'p  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 2U+p@}cQUA  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: Ol[IC  
<!(n5y_  
return l(i, j) = r(i, j); CHw_?#h  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) =~m"TQv  
-XG$ 0  
  return ( int & )i; h5keYBA  
  return ( int & )j; 9d}nyJ  
最后执行i = j; [te7 uZv-  
可见,参数被正确的选择了。 5g2+Ar(  
@}!$NI8  
w>Sz^_ h  
( +hI   
8N_rJ)f  
八. 中期总结 cGp 6yf  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: "a{f? .X.  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 becQ5w/~  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 Cjk AQ(9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;<<IXXKU  
Tic9r i  
CWYJ<27v{  
.WE0T|qDX  
HbDB?s<  
,!4_Uc  
九. 简化 5c7a\J9>  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 6Ymk8.PF  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 io3'h:+9s  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: K(<P" g(  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 #7ZBbq3=  
  +-*/&|^等 :C6r N}_k  
2. 返回引用。  Z5-'|h$|  
  =,各种复合赋值等 t O>qd#I  
3. 返回固定类型。 Lpf=VyqC  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) ?EAqv]  
4. 原样返回。 (Z +C  
  operator, ,SwaDWNO  
5. 返回解引用的类型。 c?",kzo  
  operator*(单目) }TvAjLIS6  
6. 返回地址。 QLG,r^  
  operator&(单目) hDMp^^$  
7. 下表访问返回类型。 =oDrN7`,B  
  operator[] K_3ZJ  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 4]KceE  
  operator<<和operator>> 9E?>B3t^  
\ y",Qq?  
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。 ':$a6f &T  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: fZgU@!z  
 \RO Sd  
template < typename Left > >WX'oP(<  
struct value_return mIodD)?{  
  { $7YLU{0  
template < typename T > _Y {g5t  
  struct result_1 rID]!7~  
  { gHshG;z*  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; {Aw3Itef  
} ; RUu'9#fq  
nQ~L.V  
template < typename T1, typename T2 > >,vuC4v-  
  struct result_2 {p iS3xBi  
  { Z4' v  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; g\'84:*J\  
} ; S~Q";C[&  
} ; 2fB@zF  
a@J :*W  
j"s(?  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 2Wtfx" .y  
DlI|~  
下面我们来剥离functor中的operator() ~O$]y5  
首先operator里面的代码全是下面的形式: kw'D2692  
B,T.bgp\  
return l(t) op r(t) `^vD4qD|  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) :Ej)A fS  
return op l(t) EMbsKG  
return op l(t1, t2) C:{'0m*jKs  
return l(t) op {o`5&EoM  
return l(t1, t2) op S:s^si2/  
return l(t)[r(t)] =`H( `2  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] jN0v<_PJED  
Qafg/JU  
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: e>.xXg6Zn  
单目: return f(l(t), r(t)); 5H5Kt9DoW  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); C@i g3fhV  
双目: return f(l(t)); s2WB4U k  
return f(l(t1, t2)); ps{(UYM=b  
下面就是f的实现,以operator/为例 qcF{Kex"  
r_m&Jl@4  
struct meta_divide [:qX3"B  
  { jo~vOu  
template < typename T1, typename T2 > U"]i.J1  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) [-ecKPx  
  { ]\lw^.%  
  return t1 / t2; o ++Hdvai  
} /o2eKx  
} ; j;.&+.  
a\MJbBXv  
这个工作可以让宏来做: :e;fs.C  
I<U 1V<g  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ psVRdluS   
template < typename T1, typename T2 > \ 1rC'sfz  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 76/%Py|  
以后可以直接用 }1wuH  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) V*~5*OwB  
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 tG-MC&;=  
(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。。。) 2RCnk&u  
Y'T#  
p pq#5t^[)  
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 yS""*8/  
'4rgIs3=x"  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > +#no$m.bH  
class unary_op : public Rettype 5`Bb0=j  
  { @[Th{HTc.G  
    Left l; <PxEl4  
public : QZfnoKz  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mq L+W  
<#-ERQw  
template < typename T > )j]RFt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lnzhs;7L  
      { r[x7?cXsW  
      return FuncType::execute(l(t)); 5tL6R3  
    } *QX$Mo^E  
8 _J:Yg  
    template < typename T1, typename T2 > XN@5TZoaW  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >+r2I%  
      { vh C"f*  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?m6E@.{  
    } ]2jnY&a5  
} ; G r)+O  
]rS+v^@QH  
C1J'. !  
同样还可以申明一个binary_op -_3.]o/J  
b%BwGS(z  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :vjbuqN]  
class binary_op : public Rettype 3]i1M%'i  
  { C6`8dn   
    Left l; RUEU n  
Right r; "Xqj%\  
public :  ulQE{c[  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} &V"&SV>}  
n!p&.Mt  
template < typename T > ?S_S.Bd  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const R~i<*  
      { KR*/yeG!E  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); " O4Z).5q3  
    } JF7T1T  
-[=`bHo  
    template < typename T1, typename T2 > O  tr@jgw  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const SO)??kQ{U  
      { e|I5Nx2)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); . XmD[=  
    } ]O[f#lG  
} ; ]mp.KvB  
Ah,Zm4:  
i[<O@Rb  
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 Oj:`r*z43  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Lv_>cFJ}[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }IV7dKzl  
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。 fKfi   
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ,O2F}5|;  
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。。。 ;23F8M%wH  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 /mb| %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) *M="k 1P1  
下面是修改过的unary_op l6&R g-  
dL"v*3Fy  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > +RbCa c  
class unary_op =X`/.:%|[  
  { /<})+=>6f  
Left l; Zy'bX* s|  
  ~&pk</Dl  
public : u$0>K,f  
8S0)_L#S  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} w4OVfTlN  
K46\Rm_:B;  
template < typename T > g$< @!  
  struct result_1 P=h2Z,2  
  { = *sP, 6  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; a7+BAma<  
} ; <Z vG&  
=q._Qsj?fu  
template < typename T1, typename T2 > o5)U3U1|  
  struct result_2 W?$ ImW  
  { y]/{W}D  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ]`MRH[{  
} ; { "/@,!9rJ  
;{>z\6N  
template < typename T1, typename T2 > gAE}3//  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 8]0^OSS  
  { rO-Tr  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); }p#S;JZRu+  
} (\Dd9a8V-  
.G^ .kg ,  
template < typename T > 4'{j'kuv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const $tb$gO  
  { t0wLj}"U  
  return OpClass::execute(lt(t)); fD!O aK  
}  ~d }-  
L<E`~\C'  
} ; bNqjjg  
`+<5QtD  
pdE=9l'  
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 kJ~^  }o  
好啦,现在才真正完美了。 MOj 0"x)  
现在在picker里面就可以这么添加了: Gm*i='f!?  
sI~{it#  
template < typename Right > HMBxj($eR  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const a/?gp>M9  
  { <uA|nYpp  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Z!#zr@'k  
} d/;oNC+  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 Jx 'p\*  
=Y89X6  
Jk`A}  
wZ *m  
vXyaOZ  
十. bind A }dl@  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ;'nu9FU*O  
先来分析一下一段例子 ?bbguwo~F  
IH{g-#U  
dLv\H&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ecr pv+  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 C[~b6 UP  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 #MI}KmH  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 ')go/y`YK  
我们来写个简单的。 )(,+o  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Pj+XKDV]T  
对于函数对象类的版本: rQ/S|gG  
>V NMQ  
template < typename Func > xGz$M@f  
struct functor_trait R,tR{| 8  
  { wWwY .}j  
typedef typename Func::result_type result_type; KaOS!e'  
} ; &C?]n.A  
对于无参数函数的版本: 5?QR  
]` 3;8,  
template < typename Ret > c,e 0+  
struct functor_trait < Ret ( * )() > _pW\F(+8  
  { '*W/Bett  
typedef Ret result_type; T#T!a0  
} ; TC ^EyjD  
对于单参数函数的版本: qdOaibH_  
P E.^!j  
template < typename Ret, typename V1 > 1C:lXx$|  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > L7 qim.J  
  { AWGeK-^  
typedef Ret result_type; pi+m`O   
} ; BLfoU_Z  
对于双参数函数的版本: J5IQ  
2E;*kKw[  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > 5y@JMQSO  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > Uw4KdC  
  { 3<?#*z4]_  
typedef Ret result_type; *y7^4I-J  
} ; h@l5MH=|%  
等等。。。 ]Y:|%rvVH  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy /)6<`S(  
3%'$AM}+s  
template < typename Func > )j!22tlL  
struct func_return NfKi,^O  
  { r\a9<nZ{  
template < typename T > O']-<E`1k  
  struct result_1 p ^T0(\1  
  { $--W,ov5j  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 4R@3jGXb8q  
} ; `2 Vc*R  
}7k+tJ<   
template < typename T1, typename T2 > Fn$EP:>  
  struct result_2 +.5 /4?  
  { T[L  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HBeOK  
} ; f0}+8JW5h  
} ; zR">'bM:  
9 *Q/3|   
b4i=eI8  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 G^5}T>TV  
z1_\P) M  
template < typename Func, typename aPicker > BY72fy#e  
class binder_1 ?< mSEgvu  
  { !bS:!Il9=  
Func fn; }JoCk{<31  
aPicker pk; ~ 8RN  
public : (Z;-u+ }.  
Q]A;VNx  
template < typename T > O$LvHv!  
  struct result_1 [@_}BZk  
  { !ai, \  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; {088j?[hzk  
} ; vEOoG>'Zq  
:J5xO%WA(  
template < typename T1, typename T2 > P$4G2>D8dg  
  struct result_2 n ;y<!L7  
  { v|"Nx42  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; rx CSs  
} ; ) j_g*<  
A9!%H6  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 7;+:J;xf66  
Zw` Xg@;xP  
template < typename T > sJ{NbN~`I  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const la[xbv   
  { [0w @0?[  
  return fn(pk(t)); `c ^2  
} }L3kpw  
template < typename T1, typename T2 > N{ @B@]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const D<]z.33  
  { -P^ 6b(  
  return fn(pk(t1, t2)); nPD5/xW  
} rB~x]5TH  
} ; 6$lj$8\  
;3-5U&Axt  
Re0ma%~LP  
一目了然不是么? ECWn/4Aws  
最后实现bind kTL{?-  
:)SLi  
0j F~cV  
template < typename Func, typename aPicker > TG~:Cmc  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) M8oI8\6[  
  { H~^am  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 2xN1=ug  
} TL U^ad#9E  
_p"nR  
2个以上参数的bind可以同理实现。 hS/oOeG<Y  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6Xu8~%i  
uhz:G~x!  
十一. phoenix b)tvXiO1>  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: Ph'*s{   
~q 0)+'  
for_each(v.begin(), v.end(), =X'i^Q  
( y2bL!Y<s9  
do_ Py3Xvudv  
[ A]id*RtY  
  cout << _1 <<   " , " *tC]Z&5  
] &.,ZU\`zT  
.while_( -- _1), >jD,%yG  
cout << var( " \n " )  |W];8  
) n [H3b}  
); hiZE8?0+~N  
eQbDs_  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: q90eB6G0g  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 7@NAky(  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 7aUk?Hf  
那么我们就照着这个思路来实现吧: {+_ pyL  
^Qt4}V=  
AL74q[>  
template < typename Cond, typename Actor > .H {  
class do_while FIG3P))  
  { s-!Bpr16o0  
Cond cd; gJ6 C&8tl  
Actor act; F:"<4hiA"  
public : a;jXMR  
template < typename T > NHG+l)y:  
  struct result_1 vtM!?#  
  { @-|{qP=Dy  
  typedef int result_type; +YVnA?r?  
} ; }J"}5O2,b  
-'*\KA@u  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Z6F>SL  
r<,W{Va  
template < typename T > =(Y 1y$  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 5}@6euT5$  
  { ;+t~$5  
  do ~$-Nl  
    { 5RCZv\Wd&  
  act(t); qPY OO  
  } f<bc8Lp  
  while (cd(t)); &rj3UF@hb  
  return   0 ; }YH@T]O}  
} !$P +hX`  
} ; P#H|at  
t2d _XQOK  
/^v?Q9=Y  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). +Bk" khH  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5|&8MGW-$  
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。 b37P[Q3  
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。 H7bdL 8/  
下面就是产生这个functor的类: iTJSW  
t>p!qKrE'J  
g"gh2#!D  
template < typename Actor > iLiEh2%P  
class do_while_actor +`4`OVE_#  
  { ""Nu["|E  
Actor act; U+gOojRy{  
public : p_T>"v  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} '# K:e  
o%_MTCANy  
template < typename Cond > 9|#YKO\\i  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; :a3  +f5  
} ; `\LhEnIwu  
<;}jf*A  
a'=C/ s+  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 ^{\gD23  
最后,是那个do_ 7DaMuh~<  
tr3Rn :0]  
6) {jHnk)  
class do_while_invoker AW3\>WC  
  { QB p`r#{I{  
public : mGR}hsQpn  
template < typename Actor > }`M53>C,gQ  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const kNqSBzg  
  { {?tK]g#  
  return do_while_actor < Actor > (act); 9i4!^DM_  
} DtkY;Yl  
} do_; IH|PdVNtg  
)QS4Z{)U  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uJ ;7]  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 1d)wE4c=Z  
最后来说说怎么处理break和continue wO:!B\e  
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。 _hT-5)1r  
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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