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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda C`th^dqBV  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 o S:vTr+$  
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, 1nlE3Y?AV  
sRe#{EuJ  
Q!2iOvK  
AR+\uD=\I-  
  class filler s?G'l=CcKu  
  { sAjKf\][  
public : 5nxS+`Pn.)  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} N9JgV,`  
} ; Xx y Bg!R  
& L.PU@  
XC/]u%n8](  
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: |!xfIR>=F  
%M;_(jda  
x(3 I?#kE  
x,w`OMQ}c  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); =FD`A#\C~  
]g8i>,G  
gM;)  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 Q&.IlVB[  
gGI#QPT`X  
@^:7UI_  
Z*)y.i`  
二. 战前分析 _sf#J|kQ  
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。 EYJi6#  
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 Ot2zhR )  
mOz&6T<|  
p'%: M  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); V$Xl^#tN  
  /* --------------------------------------------- */ uku}Mr"p  
vector < int *> vp( 10 ); lEyG9Xvi  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); WK_y1(v>  
/* --------------------------------------------- */ X8,7_D$  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); %g]$Vfpy  
/* --------------------------------------------- */ ?LV-W  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); B::4Qme  
  /* --------------------------------------------- */ LpiHoavv  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 7$1fy0f[l  
/* --------------------------------------------- */ S`W'G&bCj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); a$xeiy9  
iKF$J3a\2f  
dY4k9p8  
iBtjd`V*  
看了之后,我们可以思考一些问题: dxkRk#mf:  
1._1, _2是什么? XYK1-m}2  
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。 ;Oi[:Ck  
2._1 = 1是在做什么? { /F rs*AF  
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。 m<FWv2)^  
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。 } :RT,<  
KTLbqSS\  
l?o-!M{  
三. 动工 ]M+VSU  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: ~|r'2V*  
E VN-<=i^  
`FzYvd"N  
7g A08M[O  
template < typename T > (<bm4MPf  
class assignment m?D <{BQ;  
  { Sc4obcw%  
T value; q3AJwELXw  
public : MG7 ?N #  
assignment( const T & v) : value(v) {} ~|y^\U@  
template < typename T2 > ` j&0VIU>>  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ()QOZ+x_!  
} ; FG DGWcRw~  
(B _7\}v|_  
jb|mip@` <  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 %1-K);S J  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment e-CNQnO~  
kCaO\#ta  
,67"C2Y  
.N~PHyXZR  
  class holder y*VQ]aJ  
  { KA5~">l  
public : ]^J+-c  
template < typename T > v`#j  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const KGV.S  
  { !US8aT  
  return assignment < T > (t); H&w:`JYDL3  
} V=j-Um;  
} ; GBH_r 0  
w/b>awI  
Q^z=w![z  
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: mR{CVU  
IVI~1~  
  static holder _1; eu# ,WwlG  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 FAQr~G}  
sU) TXL'_!  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); s<[A0=LH  
而不用手动写一个函数对象。 ,O:EX0  
h>}ax\h  
G'ij?^?  
r4O|()  
四. 问题分析 /y}"M  
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。 Y3#Nux%  
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。 L'zE<3O'3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 uije#cj#O  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 y[: ~CL  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 /@ y;iJk;  
si_W:mLF{a  
五. 问题1:一致性 2 ;JQX!  
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?| Vy-28icZ`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 '3A+"k-}mh  
R/^@cA  
struct holder e]lJqC  
  { ' |&>/dyq  
  // ,i?)  
  template < typename T > #SKfE  
T &   operator ()( const T & r) const Og,Y)a;=  
  { K&=D-50%  
  return (T & )r; PJzc=XPU  
} ^_v[QV  
} ; '.?^uM  
b2N6L2~V  
这样的话assignment也必须相应改动: 6X/wd k  
qE )Y}oN  
template < typename Left, typename Right > taweGc%~  
class assignment Vclr)}5  
  { KQ&Y2l1*>>  
Left l; \ht ?G n  
Right r; 1N8;)HLIBJ  
public : qAoAUD m  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} 'T\dkSJv;V  
template < typename T2 > )2xE z  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } {fZb@7?GF  
} ; > 2#%$lX6  
'"y}#h__T  
同时,holder的operator=也需要改动: R{HV]o|qk  
R (G2qi  
template < typename T > +a%xyD:.?  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const AXs=1  e  
  { 5iVQc-m&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); $9 K(F~/  
} ; e@gO  
ipobr7G.SD  
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。 <3A0={En  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 4'',6KJ@  
yL6^\x  
return l(rhs) = r; C,/O   
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。 H@GE)I>^@  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: o\Uu?.-<  
1BJ<m5/1%  
template < typename Tp > 6B0# 4Qrv  
class constant_t 2-~|Z=eGW  
  { F/>*If s  
  const Tp t; H+ lX-,  
public : .2 0V 3  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} +Mk#9 r  
template < typename T > mzWP8Hlw  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u:@U $:sZ  
  { XVt/qb%)r  
  return t; gxwo4.,  
} xACdZB(  
} ; q*, Q5  
>{C\H.N  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 /@hJpz|+   
下面就可以修改holder的operator=了 jfD1  
WK0C  
template < typename T > t V03+&jF  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const qTT,U9]:  
  { Tk*w3c"$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); UZGDdP  
} }g|nz8  
5{d\u E%'p  
同时也要修改assignment的operator() Tkw;pb  
LH2PTW\b!6  
template < typename T2 > }u%"$[I}  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } |S&5es-yW  
现在代码看起来就很一致了。 KB!5u9  
i0:>Nk  
六. 问题2:链式操作 UL( lf}M  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 j?6X1cMq  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 wG 1l+^p  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 */z??fI27  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 2#vv$YD  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct <P_ea/5:|  
~=En +J}*  
template < typename T > bl;zR  
struct result_1 /*$hx@ih  
  { fuUm}N7  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; @*>Sw>oet  
} ; Y ya`&V  
A(8n  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: S QY"OBo<e  
t P"\J(x  
template < typename T > EHn"n"Y  
struct   ref I7n3xN&4"  
  { ,qQG;w,m  
typedef T & reference; #Yuvbb[  
} ; geM6G$V&  
template < typename T > ]ikomCg   
struct   ref < T &> -r<#rITH"  
  { 4-R^/A0  
typedef T & reference; N@xg:xr  
} ; CSTI?A"P  
)JD(`  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: n6MM5h/#r  
`_vB+a  
template < typename T > x%N\5 V1  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const .fYZ*=P;c  
  { _:g&,2bc  
  return l(t) = r(t); id^sr Mw  
} 445o DkG  
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。 MFt*&%,JX  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 V Z y4_v=  
I.'b'-^  
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 QA#3bFZt1n  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (=4W -z7  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 ytz SAbj  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 e:w &(is  
最后的布局是: @U{<a#  
                Add ,=QM#l]  
              /   \ Ju2l?Rr X  
            Divide   5 8RW&r  
            /   \ V\]" }V)"  
          _1     3 p(F" /  
似乎一切都解决了?不。 /) 4GSC}Gg  
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。 IA&L]  
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。 @n&<B`/  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: I$t3qd{H&  
_>m-AI4^  
template < typename Right > 44ed79ly0)  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const q.#[TI ^  
Right & rt) const I 1Sa^7  
  { %+)o'nf"U  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); @}-r&/#  
} ->^~KVh&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 N|g;W  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 \2 y5_;O  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 kq=V4-a[  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 FQz?3w&ia  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 Kl{>jr8B3  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? zSEs?  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: )D&M2CUw"f  
8~lIe:F-  
template < class Action > ~PWSo%W8  
class picker : public Action }n_p$g[Nj/  
  { ;Q;[*B=kE  
public : wC_l@7 t  
picker( const Action & act) : Action(act) {} epHJ@W@#  
  // all the operator overloaded ulFzZHJ  
} ; wXMDh$  
@Ky> 9m{  
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。 *l+OlQI0+  
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: ?>c=}I#Ui-  
>LC<O.  
template < typename Right > xo}b= v  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const D]a:@x`+Bz  
  { iD38\XNMV  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); mW2,1}Jv  
} qBV x6MI  
3.d"rl  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > Y9=K]GB  
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。 )4>2IQ  
J7D}%  
template < typename T >   struct picker_maker 'ly?P8h  
  { "gtHTqheH  
typedef picker < constant_t < T >   > result; [H<bh%  
} ; O,bkQY$v  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .nu @ o40  
  { M->*{D@a  
typedef picker < T > result; VV4Gjc  
} ; X,aYK;q%z  
4/kv3rv  
下面总的结构就有了: u]NZ`t%AP  
functor专心模拟操作符的行为,并实现一个result_1来告诉别人自己的返回类型。 D\w h;r  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 {rfF'@[  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 DS-0gVYeDW  
至此链式操作完美实现。 ?[<Tx-L  
j"^ +oxH  
}8|[;Qa`y  
七. 问题3 /={Js*  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 fj7|D'c  
-9 !.m  
template < typename T1, typename T2 > }G o$ \Bk  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 'i;|c  
  { /-bF$)vN  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); a,F&`Wg  
} 8.' #?]a  
KrVcwAcq|1  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: `RU[8@ 2%  
T_b^ Tc`  
template < typename T1, typename T2 > WwH+E]^e+  
struct result_2 SG}V[Glk  
  {  ~>O)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 6qN~/TnHZ  
} ; Spo?i.#  
0]QRsVz+  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? gqXS~K9t  
这个差事就留给了holder自己。 6S6f\gAM  
    <FMq>d$\  
[b{CkX06  
template < int Order > yR{x}DbG  
class holder; b" xmqWa  
template <> CT0l!J~5m~  
class holder < 1 > 7Dnp'*H  
  { l`kWz5[~  
public : 5aad$f  
template < typename T > .=m,hu~  
  struct result_1 1im^17 X  
  { +_XmlX A3Z  
  typedef T & result; q~CA0AR  
} ; 8+]hpa,q  
template < typename T1, typename T2 > y;mj^/SxK  
  struct result_2 lo%;aK  
  { AL$&|=C-$  
  typedef T1 & result; ]E  =Iu  
} ; y\N|<+G+  
template < typename T > .@ xF6UZ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const +("7ZK?  
  { @ '@:sM_  
  return (T & )r; gaA<}Tp,  
} s9dO,FMs0t  
template < typename T1, typename T2 > i)#:qAtP*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const  ^p n(=4  
  { go+Q~NV   
  return (T1 & )r1; b:qY gg  
} 2G$SpfeIu  
} ; V8eB$in  
S'oGt&Z<  
template <> Z/rP"|EuQ  
class holder < 2 > 1B),A~Ip  
  { tXJU vish  
public : BCe_@  
template < typename T > aP'"G^F   
  struct result_1 ARcv;H 5  
  { w9 w%&{j  
  typedef T & result; u77E! z4Uz  
} ; vI$t+m:  
template < typename T1, typename T2 > %|G"-%_E  
  struct result_2 Ax!+P\\2~  
  { 7'NwJ,$6\  
  typedef T2 & result; *6xgctk  
} ; Y+K|1r  
template < typename T > Vh}SCUof'  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const x0 d~i!d  
  { 9qS"uj  
  return (T & )r; uKgZ$-'  
} XZw6Xtn  
template < typename T1, typename T2 > JdZ+Hp3.  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const "c}@V*cO<d  
  { 5*[2yKsTi  
  return (T2 & )r2; 7ugZE93!  
} O;7)Hjwt  
} ; f|u#2!7  
7JSNYTH  
.9O$G2'oh  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 [r/k% <  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 6_N(;6kx(  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wP"dZagpj  
fDx9iHGv  
return l(i, j) = r(i, j); 1s1=rZ!  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) qRbf2;  
h*u`X>!!  
  return ( int & )i; iAa;6mH  
  return ( int & )j; "`6n6r42  
最后执行i = j; (H+'X}1  
可见,参数被正确的选择了。 Zo>]rKeV  
A.UUW  
{BHI1Uw  
pRSOYTebP  
t4?DpE  
八. 中期总结 ktDC/8  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: d GP*O  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 RCRpzY+@  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 tH'2gl   
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor YJ(*wByM  
tpuYiL  
@29U@T  
|d6T/Uxo  
|p$spQ  
ePIiF_X  
九. 简化 _=|vgc  
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。 l7De6A"  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Fd*8N8Pi  
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: M:5b4$Qh<  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 C* nB  
  +-*/&|^等 }MUn/ [x  
2. 返回引用。 gk`zA  
  =,各种复合赋值等 +**!@uY  
3. 返回固定类型。 .5  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) h<~7"ONhV  
4. 原样返回。 aZbw]0q@o  
  operator, l3 DYg  
5. 返回解引用的类型。 1#1 riM -  
  operator*(单目) u+{a8=  
6. 返回地址。 i1 RiGS  
  operator&(单目) 3P;>XGCxZ  
7. 下表访问返回类型。 dK>7fy;mv  
  operator[] trE{FT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 ZcYh) HD  
  operator<<和operator>> ]r_;dYa  
aM4k *|H?  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 9(":,M(/o  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: {&Q9"C  
<id}<H  
template < typename Left > 1{P'7IEj  
struct value_return tnLAJ+ -M  
  { F`9]=T0  
template < typename T > U!Ek'  
  struct result_1 H:"ma S\I  
  { ul*Qt}  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; c&L"N!4z  
} ; d:yqj:  
~Ch+5A;  
template < typename T1, typename T2 > *}8t{ F@k  
  struct result_2 W0}B'VS.I  
  { /a6Xa&(B  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; '}Ri`  
} ; eilYA_FL.  
} ; n[(Qr9  
$v Z$'(  
m>SErxU(z  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait YM DMH"3  
rSrIEP,c'  
下面我们来剥离functor中的operator() b:w?PC~O  
首先operator里面的代码全是下面的形式: Ag@;  
;`6^6p\p  
return l(t) op r(t) |2KAo!PI  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 2YDM9`5xs\  
return op l(t) ~RWktv  
return op l(t1, t2) MMj9{ou  
return l(t) op ,*7d  
return l(t1, t2) op -ig6w.%lk  
return l(t)[r(t)]  wd)jl%  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] /@|/^vld  
f^VP/rdg  
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: KgR<E  
单目: return f(l(t), r(t)); 8n>9;D5n  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); im @h -A]0  
双目: return f(l(t)); L QjsOo  
return f(l(t1, t2)); yBI'djL~>  
下面就是f的实现,以operator/为例 T*KMksjxm`  
7k8pZ  
struct meta_divide JY6 Q p  
  { XU"~h64]  
template < typename T1, typename T2 > {GJ@psG*  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) k?'B*L_Mzv  
  { 3$X'Y]5a  
  return t1 / t2; HbW0wuI  
} QcpXn4/*  
} ; l<);s  
A,4fEmWM  
这个工作可以让宏来做: ){UcS/GI=  
&-;5* lg)0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ttu&@ =  
template < typename T1, typename T2 > \ 0'IBN}  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 73){K?R  
以后可以直接用 @*sWu_ -Y%  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) =%/)m:f!^  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 p|]\P%,\  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) #f+$Ddg*  
 =kuMWaD  
QqU!Najf  
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 !/wtYI-`  
mrw=T.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > *M"}z  
class unary_op : public Rettype Y0X-Zqk'  
  { z[;z>8|c  
    Left l; k5T,990  
public : /3{b%0Aa  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} hvaSH69*m  
5;HH4?]p  
template < typename T > Gy(=706  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 87YyDWTn  
      { )+6MK(<"  
      return FuncType::execute(l(t)); ->V<DZK  
    } y`=]T>X&x  
S;- LIv  
    template < typename T1, typename T2 > ctGL-kp  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const GN2Sn` ;  
      { lg&t8FHa;  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); &c,kQo+pA  
    } VzVc37 Z>6  
} ; &Udb9  
a0#J9O_  
(I./ Uu%  
同样还可以申明一个binary_op }1upi=+ aE  
1aTB%F  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > :*KHx|Q  
class binary_op : public Rettype L'kmNVvYN  
  { P ! _rEV  
    Left l; w.TuoWo>  
Right r; =z /dcC$r  
public : @!1x7%]G  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} BSVxN  
c3CWRi`LE  
template < typename T > w Y_)y  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _/tHD]um  
      { 9c("x%nLpB  
      return FuncType::execute(l(t), r(t));  .P"D  
    } c(~[$)i6  
T]c%!&^ _  
    template < typename T1, typename T2 > lx7Q.su'  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K9up:.{QQ  
      { nX`u[ks  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ] @u6HH~^  
    } RtM8yar+sn  
} ; EU+S^SyZi  
=aTv! 8</  
1waTTT?"Ho  
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 L}pt)w*V1j  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 W@I|Q -  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) N <Xq]! K-  
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。 z.;ez}6%V  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 71t* %  
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。。。 lp^<3o*1  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Ev}C<zk*  
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) TJR:vr  
下面是修改过的unary_op fNW"+ <W  
(O(}p~s  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > jr:7?8cH0L  
class unary_op _y} T/I9  
  { bl&nhI)w  
Left l; tu66'z  
  *(T:,PY  
public : 9eQxit7  
~ r4 38&  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} M]2]\km  
!*B'?|a<\  
template < typename T > M# %a(Y3K)  
  struct result_1 NdD`Hn -  
  { z)r =+ -  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; E;R n`oxk  
} ; /~$WUAh  
 abfW[J  
template < typename T1, typename T2 > /Y2}a<3&0  
  struct result_2 !`Hd-&}bYz  
  { fy@<&U5rg  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %2{ %Obp'  
} ; }%{LJ}\Px  
i\rDu^VQ  
template < typename T1, typename T2 > ]Hefm?9*^  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const heC/\@B  
  { Ku} Z  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2$g6}A`r  
} >8#X;0\Kj  
SPY|K  
template < typename T > Ssou  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const dQA'($  
  { 9CWezI+  
  return OpClass::execute(lt(t)); )9"_J9G  
} r\-uJ~8N  
,NyY>~+  
} ; Gsq00j &<Z  
2Ay* kmW  
tnN.:%mZ  
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 nz=G lO'[  
好啦,现在才真正完美了。 q(.sq12<<W  
现在在picker里面就可以这么添加了: 3 09hn  
I%j|D#qY:T  
template < typename Right > PIoLywpRn  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const SBfT20z[  
  { yDegcAn?  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); Kzm+GW3o[  
} AicBSqUke  
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。 3yU.& k  
(mTE;s(  
y[)>yq y  
?R$F)g7<  
qzKdQ&vO  
十. bind 2db3I:;E  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 ZQ%'`q\c  
先来分析一下一段例子  ~- _kM  
Gi?/C&1T  
V)~.~2$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} QSdHm  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 v4`"1Ss,K  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AQ,' 6F9  
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。 '$ =>  
我们来写个简单的。 Mh:L$f0A%O  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: l3Q(TH~I  
对于函数对象类的版本: #*K}IBz  
8<pzb}xK  
template < typename Func > p6#g;$V$  
struct functor_trait i1NY9br  
  { D%OQ e#!  
typedef typename Func::result_type result_type; r%yvOF\>  
} ; ~=6xyc/c  
对于无参数函数的版本: ff,pvk8N5  
_VRpI)mu  
template < typename Ret > Vt %bI0#  
struct functor_trait < Ret ( * )() > 5HkKurab  
  { 5 ZGNz1)?V  
typedef Ret result_type; jjw`Dto&  
} ; Dwr)0nk  
对于单参数函数的版本: F;4vPbH+  
)U7t  
template < typename Ret, typename V1 > a!7A_q8M  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > ?(D q?-.  
  { VM GS[qrG  
typedef Ret result_type; - D  
} ; !;Yg/'vD-  
对于双参数函数的版本: cl=EA6P\X  
\r^qL^  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > }Gz~nf%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > B}Z63|/N  
  { MDhRR*CBh  
typedef Ret result_type; dMf:h"7  
} ; 8<S~Z:JK  
等等。。。 lYVz 3p  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 4B =7:r  
nm5cpnNl  
template < typename Func > ~dgDO:)  
struct func_return ?I_s0k I  
  { %GjM(;Tk  
template < typename T > p{amC ;cI$  
  struct result_1 ); !eow  
  { z&#SPH*  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 8uc1iB  
} ; f9t6q*a`%  
W>Y@^U&x`  
template < typename T1, typename T2 > D0&,?  
  struct result_2 Z0x ar]4V  
  { fHE <(  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; E4`N-3  
} ; ieDk;  
} ; \r;#g{ _  
J*yf2&lI5  
N..yQ-6x?  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 &zl|87M  
dt \TQJc~  
template < typename Func, typename aPicker > ck ]Do!h  
class binder_1 BgurzS4-  
  { nhB1D-  
Func fn; gp};D  
aPicker pk; 8;b( 0^  
public : @Lpq~ 1eZB  
\\PjKAsh  
template < typename T > Q i,j+xBp  
  struct result_1 [w>$QR  
  { 1-%fo~!l  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; s:>Va GC  
} ; ~("5y G  
YIn',]p:  
template < typename T1, typename T2 > *xx'@e|<;  
  struct result_2 X[*<NN  
  { 0Is,*Srr  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <C1H36p  
} ; C]O(T2l{l  
RkH W   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} oX#Q<2z*  
`slL %j^"  
template < typename T > 5A)2} D]  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (Mo*^pVr  
  { HmiR.e%<b  
  return fn(pk(t)); ^1S!F-H4\  
} PlU*X8  
template < typename T1, typename T2 > IpINH3odT  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B-?6M6#  
  { yCd-9zb=  
  return fn(pk(t1, t2)); L"E7#}  
} <;9 I@VYK  
} ; 0IwA#[m1`  
?Nup1 !D  
2KB\1&N  
一目了然不是么? @oNH@a j%  
最后实现bind *?5*m+  
B8nf,dj?X  
-E^vLB)O  
template < typename Func, typename aPicker > bx#>BK!  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) iQ tN Aj  
  { o1-m1<ft  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); 3B1XZm  
} |jQ:~2U|   
=}lh_  
2个以上参数的bind可以同理实现。 8ZM?)# `@{  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 5m*iE*+  
WQ~;;.v#  
十一. phoenix j| v%)A  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: v0 nj M  
Upc+Ukw  
for_each(v.begin(), v.end(), fL_4uC i\  
( wg7V-+@i  
do_ zcel|oz)  
[ "W=AB&  
  cout << _1 <<   " , " u8gS< \  
] KK1 gNC4R  
.while_( -- _1), <LmIK  
cout << var( " \n " ) O}+.U<V  
) NO~*T?&  
); Uddr~2%(  
p31NIf `  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: >sfRI]OG  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor 4H,`]B8(D  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 n(b(yXYm]  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 4~k\j  
J4QXz[dG  
931bA&SL=/  
template < typename Cond, typename Actor > aH 4c02s$  
class do_while `Bo*{}E  
  { 33o9Yg|J~  
Cond cd; n)L*  
Actor act; X>d"]GD  
public : Z8# (kmBdB  
template < typename T > 1e(E:_t  
  struct result_1 P?8GV%0$  
  { sR(9IW-  
  typedef int result_type; 1 9&<|qTz  
} ; j.C`U(n}`  
oo,uO;0G  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Uo-)pFN^  
7R`M,u~f2^  
template < typename T > $h5xH9x ;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 1/RsptN"v  
  { 5A%w 8Qv  
  do b1^vd@(lx  
    { FemC Lvu  
  act(t); PpGL/,]X  
  } NhfJ30~  
  while (cd(t)); ;Yx)tWQI  
  return   0 ; Qt iDTr  
} &%8'8,.  
} ; R%Qf7Q  
M9Cv wMi  
ZW-yP2  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). `NnUyQ;T  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 :j5n7s?&=y  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 o 4`hY/<t  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 0)%YNaskj  
下面就是产生这个functor的类: P<PJ)>  
Ager$uC  
E4gYemuN  
template < typename Actor > ~Fe${2   
class do_while_actor )i~cr2Hk  
  { ~J5+i9T.)  
Actor act; 1q~+E\x  
public : iocI:b <  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 03xa'Of>  
O?NeSx 1  
template < typename Cond > S\''e`Eb"5  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Ot:CPm@  
} ; Vx(B{5>Vu  
kQ4dwF~  
I[=j&rK`  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l/BLUl~z  
最后,是那个do_ Jpj}@,  
3,>0a  
pwO>h>ik  
class do_while_invoker CEXyrs<  
  { /|r^W\DV&x  
public : =7-9[{  
template < typename Actor > e8y;.D[2  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const j;%-fvd;  
  { oE<`VY|  
  return do_while_actor < Actor > (act); Wc,_RN-  
} QZ4v/Ou  
} do_; x1Lb*3Fe  
LG-y]4a}  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ICuF %  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 P1zKsY,l$<  
最后来说说怎么处理break和continue rW0kA1=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。 3j,Q`+l/6d  
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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