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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda 3Cw}y55_y  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 x:K~?c3  
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, $*Kr4vh  
yT~rql  
jNvDE}'  
\(A A|;  
  class filler Kr5(fU  
  { QR2S67-  
public : \$4 [qG=  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} 5%%e$o+  
} ; VIHuo,  
,v%' 2[}  
)dd1B>ej]  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: ^)y8X.iO  
O9C&1A|lA  
=%B5TBG  
\%|Xf[AX  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3K=%I+G(4  
p|C[T]J\@  
oY4^CGk=  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Vu,e ]@  
5a-x$Qb9  
f"*k>=ETI  
rz0)S py6  
二. 战前分析 `a%MD>R_Lg  
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。 :h(` eC  
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 T]JmnCX>:  
nwp(% fBo  
1<Sg@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); P(3k1SM  
  /* --------------------------------------------- */ * bd3^mP  
vector < int *> vp( 10 ); En:>c  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); jU $G<G  
/* --------------------------------------------- */ 9QaE)wt  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); au04F]-|j8  
/* --------------------------------------------- */ W6Mq:?+D  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); pI:,Lt1B  
  /* --------------------------------------------- */ S=0DQ19  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); /)T~(o|i  
/* --------------------------------------------- */ ,3!$mQL=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); vQ L$.A3>  
@ 5^nrB  
qi B~  
0$]iRE;O]  
看了之后,我们可以思考一些问题: c:.~%AJx  
1._1, _2是什么? FJDE48Vi  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 F#>00b{Q  
2._1 = 1是在做什么? {O9(<g  
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。 ~ney~Pz_  
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。 T8|5%Y  
p]%di8&;N  
WFiX=@SS  
三. 动工 :{2~s  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mUbm3JIjJ  
+rJ6DZ  
At"$Cu!k  
m/1FVC@*  
template < typename T > `XhH{*Q"X  
class assignment 0muC4  
  { >;^/B R=  
T value; Lx wi"ndP  
public : )-26(aNGT  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~PI2G 9  
template < typename T2 > HMCLJ/  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } V2ih/mh   
} ; Wk<fNHg  
.P$m?p#  
RbX9PF"|+  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 HbegdbTJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment uhh7Ft#H  
J(l\VvK  
cry1gnWG  
hhze5_$_  
  class holder r*+~(83k  
  { >U vP/rp  
public : z.Ic?Wz7  
template < typename T > <NMJkl-r8r  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const /)6T>/  
  {  E.h  
  return assignment < T > (t); nbF<K?  
} V 9Qt;]mQ  
} ; 6u0>3-[6OD  
8YFG*HSa  
sfyLG3$/  
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: 6sBt6?_T  
>$JE!.p%o  
  static holder _1; A?H#bRAs  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 kk /#&b2  
]SCHni_  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); gz~oQ l)zJ  
而不用手动写一个函数对象。 J'}+0mln  
:)~l3:O  
E`o_R=%  
SBreA-2  
四. 问题分析 R iLl\S#  
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。 @3.Z>KONx  
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。 k|/VNV( =0  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 VcrMlcnO  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 :1A:g^n  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 uO]D=Z\S(  
gADf9x"b  
五. 问题1:一致性 ,`bW (V  
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?| 98Vv K?  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 wH ,PA:  
G'\[dwD,u  
struct holder !-lI<$S:  
  { 1eD#-tzV  
  // K,g6y#1"  
  template < typename T > dHDtY$/_  
T &   operator ()( const T & r) const h-96 2(LG  
  { ^*}D*=>\  
  return (T & )r; $5i\D rs  
} peVY2\1>R  
} ; 3N_KNW  
1Vy8eI`4  
这样的话assignment也必须相应改动: GrLxERf  
D`p2aeI  
template < typename Left, typename Right > ArtY;.cg%  
class assignment Xex7Lr&  
  { ! V.]mI  
Left l; 6>WkisxG  
Right r; (2;Aqx5i  
public : ^UvL1+  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} c,r6+oX  
template < typename T2 > >V^8<^?G  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } <9]"p2  
} ; JPDxzp  
_/:--Z  
同时,holder的operator=也需要改动: (]q ([e  
96\FJHt Z  
template < typename T > :rr<#F  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const fQ9af)d  
  { I%4eX0QY=z  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); TIp\-  
} NN7KwVg  
>J9Qr#=H2  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 r.?dT |A  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 C/!P&`<6  
UT@Qo}:  
return l(rhs) = r; vVBWhY]  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 t 9(,JC0  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: !S<p"   
CRo @+p10  
template < typename Tp > bD v& ;Z  
class constant_t ^h_rE |c  
  { !"hlG^*9  
  const Tp t; e[fld,s  
public : ):Fg {7b]n  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} P=}l.R*1G  
template < typename T > _&HFKpHQ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const bSTori5  
  { 9uxoMjR-  
  return t; =&g:dX|q8  
} XyB_8(/E  
} ; ZW))Mx#K=T  
G$)q% b;Lz  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 tG]W!\C'h  
下面就可以修改holder的operator=了 c CjN8<  
^d>m`*px  
template < typename T > fm#7}Y  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const +^J&x>5  
  { aAcQmq TT  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); nVpDjUpN  
} * r4FOA%P  
HZ(giAyjq  
同时也要修改assignment的operator() 7yG%E  
Wu,=jL3?$A  
template < typename T2 > ybf,pDY#f  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } ht\_YiDg3  
现在代码看起来就很一致了。  <}^p5|  
"Ml#,kU<T  
六. 问题2:链式操作 <&+0  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 u$qasII  
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。 0 Swu]OE  
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。 ./ tZ*sP:  
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。 #m{F*(%  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct  zW?=^bE  
akj#.aYk  
template < typename T > uKY1AC__  
struct result_1 iQ;lvOja  
  { >z3l@  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 6d5q<C_3t  
} ; ^Ux.s Q  
P(\x. d:  
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: A{3nz DLI  
e[Z-&'  
template < typename T > <UIE-#  
struct   ref IUWJi\,  
  { 6 {`J I  
typedef T & reference; B0g?!.#23  
} ; B_@p@6z  
template < typename T > ,7d#t4  
struct   ref < T &> oh:.iL}j  
  { xNJ*TA[+  
typedef T & reference; fDXTedrG/  
} ; xgsEe3|  
OSJL,F,  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: zo ]-,u  
qus%?B{b}  
template < typename T > '^Q$:P{G?  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const bvl!^xO]  
  { A0ZU #"'/  
  return l(t) = r(t); (76tYt~I=  
} 6 ZXRb  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 K,bX<~e5  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 p CeCR  
T0o0_R  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 }?CKE<#%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: 7$Cv=8  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ] < ;y_  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 WQ{^+C9g'1  
最后的布局是: 02[*b  
                Add gP ^A  
              /   \ |lIgvHgg  
            Divide   5 (F*y27_u  
            /   \ $GD Q1&Z  
          _1     3 0,cU^HMA  
似乎一切都解决了?不。 k]c$SzJ>/  
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。 wEl/s P  
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。 CE4Kc33OU|  
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: SO`b+B  
) '/xNR  
template < typename Right > i2 )$%M&  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 2\"T&  
Right & rt) const F~GIfJU  
  { S;u 2B_/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 0|mC k  
} )SaMfP1=v  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 =>e> r~cW  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 3[R[ `l]v?  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 MZ^(BOe_  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 q^}iXE~  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 @f#6Nu  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? X|Nb8 1M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: =_$Hn>vO  
AD7&-=p&w  
template < class Action > DNRWE1P2bg  
class picker : public Action p-6T,')  
  { 2}9M7Z",2  
public : A ? [Wfq|  
picker( const Action & act) : Action(act) {} (I#3![q  
  // all the operator overloaded QRdh2YH`  
} ; CeUC[cUQU  
PSU}fo  
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。 4=l$wg~;  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: B*}:YV  
`dgZ`#  
template < typename Right > NqN}] nu6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const XrGP]k6.^  
  { j HEt   
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); D0X!j,Kc  
} oUL4l=dj.  
@lCyH(c%  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > _rW75n=3b7  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 =DXN`]uN  
w u0q.]  
template < typename T >   struct picker_maker Wfsd$kN6{  
  { T:*l+<?  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [`!%u3  
} ; G54`{V4&s  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > Ed1y%mR>  
  { lPg?Fk7AP  
typedef picker < T > result; }`+9ie7]/  
} ; ?DKY;:dZF  
%0%Tp  
下面总的结构就有了: ]3L/8]:  
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。 2~%^ y6lR  
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。 n]jw!;  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 o`Q.;1(Y'  
至此链式操作完美实现。 vywpX^KPv  
[-VIojs+u  
a: F\4x=  
七. 问题3 rXq{WS`  
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。 BCh|^Pk  
)Cd.1X8  
template < typename T1, typename T2 > No*[@D]g  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N{uVh;_  
  { EKEJ9Y+47H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); 0xfF  
} bP&1tE  
&"^U=f@v  
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: ==EB\>g|  
x7/";L>  
template < typename T1, typename T2 > Cl!9/l?z  
struct result_2 #Sg"/Cc  
  { #gXxBM  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6i%X f i  
} ; 7 4]qz,  
od^ylg>K  
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?  BO.Db``  
这个差事就留给了holder自己。 \}_,g  
    ~EU\\;1Rmq  
Q"H/RMo-  
template < int Order > -_XTy!I  
class holder; c7RQ7\  
template <> )W&{OMr  
class holder < 1 > } |  
  { gyuBmY  
public : lX"6m}~D  
template < typename T > qQ 8+gZG$R  
  struct result_1 "uFwsjz&B  
  { ',/2J0_  
  typedef T & result; [v`kqL~  
} ; {(I":rt#  
template < typename T1, typename T2 > tHK>w%|\R  
  struct result_2 Pb sxjP  
  { lnRL^ }  
  typedef T1 & result; =}.gU WV  
} ; ;%;||?'v  
template < typename T > n~.$iN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SmIcqM  
  { r-.>3J  
  return (T & )r; Je}0KW3G9L  
} nv\K!wZI=b  
template < typename T1, typename T2 > \`E^>6!]q  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const CP0'pL=;  
  { _W^;a  
  return (T1 & )r1; 5JHEBw5W%  
} EX#AJ>?V(  
} ; Gr#3GvL  
!F.h+&^D;  
template <> {Wu[e,p  
class holder < 2 > 5{Q9n{dOh  
  { [c;#>UQMf  
public : %"eR0Lj+zq  
template < typename T > 3&nN;4~Zx6  
  struct result_1 9bspf {  
  { Eku  9u  
  typedef T & result; G? XS-oSv  
} ; ;lvcg)}l  
template < typename T1, typename T2 > ~?FhQd\Q  
  struct result_2 P=_fYA3  
  { E&eY79  
  typedef T2 & result; ,Aai-AGG@  
} ; I]E 3&gnC  
template < typename T > Fm,` ]CO  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const EO~L.E%W  
  { }YVF fi~  
  return (T & )r; X%3?sH  
} Ikw@B)0}  
template < typename T1, typename T2 > Fxc_s/^=t  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const _DH^ K 9,9  
  { sRA2O/yKCE  
  return (T2 & )r2; -0x Q'1I  
} oLh ,F"nB  
} ; G}9f/$'3  
.7  0  
b^Re947{g  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 /s} "0/Y\  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: <|jh3Hlp  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: w.a9}GC  
IEMa/[n/  
return l(i, j) = r(i, j); (D) KU9B>  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) FK593z  
| @$I<  
  return ( int & )i; 9$HBKcO  
  return ( int & )j; 7XK0vKmW3  
最后执行i = j; 66,(yxg  
可见,参数被正确的选择了。 uVCH<6Cp  
DZtpY {=Z  
(8)9S6  
f|FS%]fCxk  
LwK]fFtu  
八. 中期总结 {0Y6jk>I  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: vxj:Y'}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 wlJi_)!  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 _ERtL5^  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor A5TSbW']+5  
q.`< q  
CqlxE/|  
m^}|LB:5  
"TZY)\{L  
hm! J@  
九. 简化 ?$ e]K/*  
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。 r|u[36NmA  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t{jY@J T|  
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: $|-Lw!)D  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 mi7?t/D1Z  
  +-*/&|^等 B_Q{B|eEt&  
2. 返回引用。 \+%~7Bi]z  
  =,各种复合赋值等 FL^ _)`  
3. 返回固定类型。 eTvWkpK+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) j'z#V_S  
4. 原样返回。 #dUKG8-HJ  
  operator, p{^:b6  
5. 返回解引用的类型。 N7_eLhPt*8  
  operator*(单目) kk-<+R2  
6. 返回地址。 E(4c&  
  operator&(单目) 6+IhI?lI=  
7. 下表访问返回类型。 >nghFm  
  operator[] =# Sw.N  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 z_ $c_J  
  operator<<和operator>> UJI2L-;Ul  
f47]gtB-  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 U.Mfu9}#:  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: O D}RnKL  
q>2bkcGY#  
template < typename Left > P[ :_"4U  
struct value_return (w hl1  
  { 1RYrUg"s"  
template < typename T > <bzzbR[F  
  struct result_1 >o?v[:u*  
  { [P`e @$  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; \9VF)Y.ke  
} ; kP ]Up&'  
W\~^*ny P6  
template < typename T1, typename T2 > q,,  
  struct result_2 Qu61$!  
  { O:wG/et  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o6[.$C  
} ; ~(^P(  
} ; UucI>E3?P{  
F}nwTras  
7&ED>Bk  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 9=>fx  
LORcf1X/  
下面我们来剥离functor中的operator() k8w\d+!v  
首先operator里面的代码全是下面的形式: |"gL {De  
+-!E% $  
return l(t) op r(t) |3'  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) R@o&c%K"  
return op l(t) Y$=jAN  
return op l(t1, t2) D<SC `  
return l(t) op g_Z tDxz  
return l(t1, t2) op l[/`kK  
return l(t)[r(t)] jW'YQrj{<Y  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] u.GnXuax  
UHZuH?|@  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Xqf,_I=V  
单目: return f(l(t), r(t)); ;77K&#1  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); 3Z b]@n  
双目: return f(l(t)); 9d drtJ]  
return f(l(t1, t2)); 6zi>Q?] 1  
下面就是f的实现,以operator/为例 M R#*/Iw~  
;]dD\4_hK  
struct meta_divide mJSfn"b}K  
  { ^jL '*&l  
template < typename T1, typename T2 > 'UX.Q7W  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @Vm*b@  
  { %O"8|ZG9{  
  return t1 / t2; VXeO}>2S  
} BQ-x#[ %s  
} ; 23}` e  
Cr.YSW g)4  
这个工作可以让宏来做: QZzamT)"  
G|wtl(}3  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ aB ,-E>+  
template < typename T1, typename T2 > \ \Vyys[MMY8  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; /LD3Bb)O  
以后可以直接用 [9; @1I<x  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) XiW1X6  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 W XQ@kQD  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) ,d#*i  
M>AxVL  
}Hg G<.H>  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 q/i2o[f'n  
6D;N.wDZ  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 4 PK}lc  
class unary_op : public Rettype qRt!kWW  
  { ={BD*= i  
    Left l; y4^u&0}0$  
public : D-gH_ff<]9  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} 4#$#x=:  
o<G 9t6~  
template < typename T > K`4lL5oH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const a|ufm^ F  
      { wI%M3XaBws  
      return FuncType::execute(l(t)); 1dH|/9  
    } ]eL# bJ  
o@:"3s  
    template < typename T1, typename T2 > fQ<sq0' e\  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3lP;=* m.  
      { Blpk n1  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); KWJVc `  
    } ].d2CJ'  
} ; pjeNBSu6  
"5hk%T '  
8D*7{Q  
同样还可以申明一个binary_op &jqaW 2  
zoq;3a5cqB  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ho\1[xS  
class binary_op : public Rettype \""^'pP@  
  { u$nzpw0=H  
    Left l; NRRJlY S  
Right r; [&lK.?V)  
public : =ZgueUz,  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} !cW rB9  
:qzg?\(  
template < typename T > Xoj"rR9|  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const RY-iFydPc  
      { N`8K1{>BH  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); QPlU+5Cx  
    } 6= ?0&Bx&  
T4eJ:u*;  
    template < typename T1, typename T2 > )%(ZFn}  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E_,/)U8  
      { 'E| %l!xO  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); te@m#` p9  
    } QoD_`d  
} ; -^p{J TB+  
CK_dEh2c  
z/7q#~J,  
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 <A3%1 82  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 g"-j/ c   
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) {oQs*`=l>  
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。 @|gG3  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! l}nVWuD  
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。。。 %4~"$kE  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 &;PxDlY5  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) -E-#@s  
下面是修改过的unary_op dX[I :,z*  
vs@d)$N  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > , ZsZzZ#  
class unary_op `z!AjAT-G  
  { h:Pfiw]  
Left l; K+3-XhG  
  y0%@^^-Ru  
public : }k-V(  
mWviWHK  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} -]3K#M)s  
/@Lk H$  
template < typename T > *yZ6"  
  struct result_1 91R# /i  
  { d`sZ"8}j  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; }?[];FB  
} ; ]E9iaq6Z  
d) -(C1f  
template < typename T1, typename T2 > lm`*x=x  
  struct result_2 Y9.3`VX  
  { PT>b%7Of  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 1RAkqw<E  
} ; r8:r}Qj2w[  
/k.0gYD  
template < typename T1, typename T2 > \h ~_<)  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !vz'zy)7  
  { 6,t6~Uo/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 'm<Lx _i  
} c=sV"r?  
.n\JY;"  
template < typename T > BJ UG<k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &8IBf8  
  { fU6YJs.H^8  
  return OpClass::execute(lt(t)); 45~x #Q  
} q1ysT.{p,  
+\=g&G,  
} ; (T1< (YZ  
tLzLO#/n  
x?AG*' h&  
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 93*csO?Db  
好啦,现在才真正完美了。 GvVkb=="  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5]O{tSj  
f-~Y  
template < typename Right > "#C2+SKM1  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const \%7*@&  
  { qO{z{@jo55  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); +tPBm{|  
} 217G[YE-  
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。 'jt7H{M  
|))NjM'ZBl  
' i+L  
sVyV|!K  
W9SU1{*9  
十. bind xmg3,bO  
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。 wfo,r 7  
先来分析一下一段例子  7)2K6<q  
FL{Uz+Q  
o[>d"Kp  
int foo( int x, int y) { return x - y;} &%OY"Y~bI!  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 YTTyMn  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ggD T5hb  
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。 J&8KIOz14Z  
我们来写个简单的。 7d;|?R-8D  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: _a$qsY  
对于函数对象类的版本: s%:fZ7y  
9KVJk</:n  
template < typename Func > t/;2rIx>  
struct functor_trait 3;>ls~4  
  { nCYkUDnZ  
typedef typename Func::result_type result_type; }n^Rcz6HeO  
} ; d{YvdN9d  
对于无参数函数的版本: Im;%.J  
k8D _  
template < typename Ret > NzgG7 7>  
struct functor_trait < Ret ( * )() > NW1Jr/  
  { wQSan&81Q  
typedef Ret result_type; "D'e  
} ; l*l*5hA  
对于单参数函数的版本: {s8c@-'  
#8Bh5L!SJ1  
template < typename Ret, typename V1 > }zGx0Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i<Z%  
  { }Ulxt:}   
typedef Ret result_type; %jL^sA2;c+  
} ; u`'" =Y_E  
对于双参数函数的版本: LdZVXp^  
,iV%{*p]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > $7q3[skH  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > OHndZ$'fI  
  { Cx TAd[az  
typedef Ret result_type; b6-N2F1Fs  
} ; YY;<y%:8Z  
等等。。。 eIvZhi  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ji?Hw  
M`Q$-#E:  
template < typename Func > 2 5 \S>  
struct func_return YYQvt  
  { P<vl+&*  
template < typename T > =mYf] PIX  
  struct result_1 !+SL=xy!{  
  { Lap?L/NS  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; C~2!@<y  
} ; 0q5J)l:  
JVoC2Z<  
template < typename T1, typename T2 > 7eCj p  
  struct result_2 }PI:O%N;  
  { ZVXPp -M  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; _*AI1/>`  
} ; 27!F B@k-  
} ; %RD\Sb4YV  
Cfi4~&  
~:Rbd9IB  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 %6[,a  
p)SW(pS  
template < typename Func, typename aPicker > .?u<|4jE6  
class binder_1 wa[L[mw  
  { j- 9)Sijj{  
Func fn; h~#iGs  
aPicker pk; wh(_<VZ  
public : >J;TtNE:  
[K A^+n  
template < typename T > v-#,@&Uwq  
  struct result_1 #z P-, 2!r  
  { tl_3 %$s  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; ^0zfQu+!  
} ; Ts.2\-+3  
:aOR@])>o  
template < typename T1, typename T2 > 6 ) i-S<(  
  struct result_2 {<{VJGY7T  
  { ovp/DM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~R;/u")@e  
} ; 2q[pOT'k  
J?V$V >d  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {}  ;Ci:d*  
x{;{fMN1  
template < typename T > Mst%]@TG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const gs1yWnSv5  
  { V< F &\  
  return fn(pk(t)); z6w'XA1_+t  
} ~B[e*| d  
template < typename T1, typename T2 > (wL$ h5SG  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const F`4W5~`  
  { ~ g!!#ad  
  return fn(pk(t1, t2)); ^1){ @(  
} y CHOg  
} ; (EcP'F*;;y  
,esEh5=Ir  
"&H'?N%9Up  
一目了然不是么? qoZi1,i'  
最后实现bind s O#cJAfuu  
d3znb@7  
mo<*h&;&  
template < typename Func, typename aPicker > 2D%2k  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) oU )(/  
  { 7l7VT?<:  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); gE#|eiu  
} 9X*Z\-  
v FL$wr  
2个以上参数的bind可以同理实现。 l1]N&jN{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 D`QMlRzXy  
c9c]1XJ  
十一. phoenix .=YV  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: |-6`S1.  
K3vZ42n  
for_each(v.begin(), v.end(), [G brKq(  
( / xv5we~  
do_ 1 K}gX>F  
[ Zsapu1HoL\  
  cout << _1 <<   " , " lrc%GU):  
] k% \;$u=%  
.while_( -- _1), :sw5@JdJ  
cout << var( " \n " ) D?y-Y  
) 8/p ]'BLf  
); ->pU!f)\X  
_f 2rz+  
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: jy0aKSn8  
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 &M5v EPR  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 GTB\95j]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: }],l m  
&wU"6E  
( !@gm)#h  
template < typename Cond, typename Actor > ^}2!fRKAmo  
class do_while Up%XBA  
  { _t,aPowX  
Cond cd; zW\a)~ E  
Actor act; %H?B5y  
public : f'ld6jt|%  
template < typename T > *[cCY!+Qy  
  struct result_1 $|Ol?s  
  { R/1e/t  
  typedef int result_type; ri-&3%%z<  
} ; [[_>D M  
Z[[*:9rY|  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} '9]?jkl  
DCa[?|Y  
template < typename T > i5(qJ/u  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const n]vCvmt  
  { [3=Y 9P:  
  do , l!>+@  
    { An>ai N]  
  act(t); +D @B eQu  
  } w)J-e gc  
  while (cd(t)); 5.-:)=  
  return   0 ; r=.@APZB  
} G "+[@|  
} ; f\?Rhyz  
:!Z|_y{b  
7 `~0j6FY  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). _ LgP  
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。 v@G&";|  
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。 "&XhMw4  
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。 Gfx !.[Y  
下面就是产生这个functor的类: \$Ky AWrZi  
DMA7eZf'Hv  
%npLgCF  
template < typename Actor > ({Yfsf,  
class do_while_actor OS%[SHs  
  { 5fs,UH  
Actor act; k2lo GvBJ  
public : Y\<w|LkD8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} DNDzK iMk  
C!547(l[  
template < typename Cond > 29 !QE>Q  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &!;o[joG  
} ; >~7XBb08  
3;b)pQ~6CJ  
C&@'oLr  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 1LFad>`  
最后,是那个do_ 'H`:c+KDG`  
w9u|E46  
,c&t#mu*0  
class do_while_invoker K_t >T)K  
  { :xmj42w>^  
public : V4u4{wU]  
template < typename Actor > ~%tVb c  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const g_PP 9S_?  
  { o S{hv:)>  
  return do_while_actor < Actor > (act); b!MN QGs  
} <Ed;tq  
} do_; 9pi{)PDJ  
Q7`)&^ Hx  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? @) MG&X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 jB9~'>JY  
最后来说说怎么处理break和continue M-;Mw Lx  
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。 Xa-TNnws?  
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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