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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda (S1c6~  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 sywSvnPuYZ  
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, Hc?8Q\O:  
RbPD3& .  
/Y=Cg%+  
<A{|=2<  
  class filler !cP2,l 'f  
  { ^)$(Fe<  
public : >*jcXao^  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} eVL #3|=  
} ; AY]dwKw  
}DH3_M!  
}^|g|xl!  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: u6hDjN  
a!UQ]prT  
)8`7i{F  
Hh^EMQk  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); S0,q@LV  
!*2cK>`  
=T_E]>FF9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 |wF_CZ*1  
#2*l"3.$.R  
P2HR4`c  
;U7o)A;  
二. 战前分析 9a\H+Y~  
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。 <2b&AF{En  
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 F@m]Imn5Dx  
O &DkB*-  
7Mx F? I  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); Q-A:0F&{t  
  /* --------------------------------------------- */ &(M][Uo{|'  
vector < int *> vp( 10 ); -D=J/5L#5  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); "*08?KA  
/* --------------------------------------------- */ [k1N-';;;  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); @VdkmqXz  
/* --------------------------------------------- */ m9yi:zT%  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); i.QS(gM  
  /* --------------------------------------------- */ N=Q<mj;,  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); 9W^sq<tR  
/* --------------------------------------------- */ b&q!uFP  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); %:yp>nm  
Eb 8vnB#  
s &4k  
@zu IR0Gr)  
看了之后,我们可以思考一些问题: 54[#&T$S  
1._1, _2是什么? z1dSZ0NoA  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 x/BtB"e*5  
2._1 = 1是在做什么? ;Fo%R$y  
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。 c@SNbY4}%  
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。 TA2HAMx)  
VO"/cG;]*  
O} #Ic$38  
三. 动工 y]3`U UvXD  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: dO?zLc0f  
;Dh\2! sr  
0.pZlv  
SB1j$6]OR7  
template < typename T > o!6~tO=%  
class assignment }%8 :8_Ke  
  { rcq^mPdQ  
T value; G909R>  
public : EY$Dtb+g8  
assignment( const T & v) : value(v) {} 3H^0v$S  
template < typename T2 > |uUGvIsXn  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #%Hk-a=>)#  
} ; "|N58%  
a$=BX=  
/,C;fT<R  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 {oXU)9vj  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ^$FNu~|K  
s<z`<^hRe  
+ 6noQYe  
Q!9  
  class holder Cs:?9G  
  { 8 x=J&d  
public : %rFR:w`{  
template < typename T > >m$jJlAv8  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const \eF _Xk[  
  { 9f#~RY|#m  
  return assignment < T > (t); !+UU[uM  
} ~^{>!wU+  
} ; }l>\D~:M  
lpq) vKM}^  
^_4e^D]P"  
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: /EIQMZuYp  
Ob~7w[n3  
  static holder _1; ]QU 9|1  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 saRYd{%+  
f 7R/i  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); r|MBkpcvp  
而不用手动写一个函数对象。 1'NJ[ C`  
|mMK9OEu  
A ".v+  
T }}T`Ce  
四. 问题分析 kk`K)PESi  
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。 ^l:~r2  
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。 <<=.;`(/v  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 8A jQPDn+  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 f]pHJVgFV  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 9T\uOaC"  
@$Xl*WT7  
五. 问题1:一致性 VGY x(  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| 12i<b  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 %nS(>X<B  
eS`ZC!W   
struct holder elqm/u  
  { b I-uF8"  
  // AZ9;6Df  
  template < typename T > CL|d>  
T &   operator ()( const T & r) const > `1K0?_  
  { &%UZ"CcA  
  return (T & )r; ~xa yGk  
} 1^ijKn@6  
} ; =.`:jZG  
|Q(3rcOrV"  
这样的话assignment也必须相应改动: &ir|2"HV  
+`J~c|(  
template < typename Left, typename Right > P5JE = &M  
class assignment bJ"}-s+Dx  
  { I!?)}d  
Left l; q90 ~)n?  
Right r; G$^u2wz.  
public : *g*~+B :  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \y(ZeNs  
template < typename T2 > FUP0X2P   
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *@VS^JB  
} ; S.zY0  
@tX8M[.eA  
同时,holder的operator=也需要改动: U!GfDt  
3v91yMx  
template < typename T > mz2v2ma  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const >vR7l&"  
  { tCR#TW+IY-  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); MpVZL29)  
} [t6Y,yo&h4  
_,<@II  
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。 [Ot<8)Jm  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 uv&4 A,h  
h ^.jK2I  
return l(rhs) = r; O[|_~v:^  
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。 `Hx JE"/  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: _ea|E  8  
x MFo  
template < typename Tp > U>i}C_7g  
class constant_t {UFs1  
  { *`_ 2uBz  
  const Tp t;  nb\pBl  
public : H -K%F_#  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ${5E  
template < typename T > aKFY&zN?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const G@3Jw[t  
  { K0{ ,*>C  
  return t; n%ypxY0  
} >g;995tG  
} ; *=}\cw\A  
nK)hv95i_  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 35H.ZXQp-  
下面就可以修改holder的operator=了 FfC\uuRe  
6zp]SPY  
template < typename T > gF2,Jm@"6  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ~_F<"40  
  { uC! dy  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); `J$7X  
} l*z+<c6$_  
KJ7-Vl>  
同时也要修改assignment的operator() `)tIXMn  
o3X0c6uU  
template < typename T2 > z?Cez*.h>  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } (@Kc(>(: Y  
现在代码看起来就很一致了。 p=[SDk`  
aM4-quaG]  
六. 问题2:链式操作 4 'DEdx,&f  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 gle<{ `   
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。 goOw.~dZ'  
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。 -cWGF  
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。 !A:d9 k  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct iOtf7.@  
}Oq P`B  
template < typename T > P& h]uNu  
struct result_1 Q0%s|8Jc  
  { HPX JRQBE  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; I uC7Hx`z  
} ; cR=o!2O  
&a+=@Z)kf  
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: B"rO  
1pz-jo,2'  
template < typename T > + } y"S-  
struct   ref (sSGJS'X  
  { E5IS<.  
typedef T & reference; X4JSI%E  
} ; 3$9V4v@2  
template < typename T > '?$R YU,  
struct   ref < T &> k+zskfo  
  { +*IRI/KUD  
typedef T & reference; %us#p|Ya  
} ; 8<{i=V*x4  
`<6FCn4{X  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: VsDY,=Ww  
0$_WIk  
template < typename T > WFTwFm6  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const NpxgF<G  
  { s &f\gp1  
  return l(t) = r(t); BdP+>Ij  
} ')TS'p,n  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 (K('@W%\?  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 2AW*PDncxP  
{(l,Uhxl""  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 GHO6$iM)[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: (v&iXD5t  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (3Z;c_N  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 !xU[BCbfYV  
最后的布局是: 7b7WQ7u  
                Add !8YA1 o  
              /   \ >=86*U~  
            Divide   5 +(Jh$b_  
            /   \ VNs3.  
          _1     3 AzVv- !Y  
似乎一切都解决了?不。 uQ%3?bx)T  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 =imJ0V~RW  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 /i{V21(%  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ^mouWw)a_  
y@r0"cvz9  
template < typename Right > J$d']%Dwb  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const !AG {`[b  
Right & rt) const $$XeCPs 0  
  { "8L v  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Q\}Ck+d` a  
} =y=MljEX  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 &(m01  
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。 VI-6t"l  
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。 dl(!{tZ#  
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。 6#Rco%07zI  
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。 XRTiC #6  
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? C#B|^A_  
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: R\-]$\1D  
K'y|_XsBB)  
template < class Action > @aP1[(m  
class picker : public Action Hzz v 6k  
  { X6BOB?  
public : hrGX65>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} %/d1x  
  // all the operator overloaded {B4.G8%Z  
} ; ^v+p@k  
czsnPmNEI  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 q0b*#j  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: P26"z))~d  
tO?-@Qf/9<  
template < typename Right > H Qnc`2  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const G=LK irj(  
  { l h6N3d  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); q8HnPXV  
} d5`D[,]d  
X|aD>CT  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > S|fb'  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 biS{.  
csA-<}S5]b  
template < typename T >   struct picker_maker @1i<=r  
  { Ro;I%j  
typedef picker < constant_t < T >   > result; IG:2<G  
} ; \Yn0|j>  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 5~d=,;yE  
  { p K ^$^*#  
typedef picker < T > result; zRgAmX/g  
} ; r7^v@  
L2wX?NA  
下面总的结构就有了: R\<d&+q@  
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。 XM#nb$gl  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 ]^Xj!01~  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 T=RabKVYP  
至此链式操作完美实现。 qFl|q0\ A  
 M%g2UP  
X3~` ~J  
七. 问题3 =\mJ5v"hA  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 TM|PwY  
?<S fhjU  
template < typename T1, typename T2 > QMy1!:Z&!  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const [7NO !^  
  { QKhGEW~G  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); /,~g"y.;,  
} h lSav?V_  
@( 0O9L F  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: 4dm0:, G  
~,Yd.?.TI  
template < typename T1, typename T2 > IfT: 9 &  
struct result_2 /x4L,UJ= P  
  { p 16+(m  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; +DO<M1uE  
} ; \#IKirf?  
3`)ej`  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? G&t|aY-   
这个差事就留给了holder自己。 7#SfuZ0@  
    x&"P^gh)  
U$S{j&?  
template < int Order > }0f~hL24  
class holder; KUpj.[5 qo  
template <> g9=_^^Tg  
class holder < 1 > \}X[0ct2!  
  { > 6=3y4tP  
public : ^ 8YBW<9  
template < typename T > |>1#)cONW  
  struct result_1 a8gOb6qF/H  
  { ;/kmV~KG  
  typedef T & result; H}q$6W E  
} ; )3<>H!yG}  
template < typename T1, typename T2 > !R gj'{  
  struct result_2 mD|Q+~=|e  
  { dK0H.|  
  typedef T1 & result; _'<FBlIN  
} ; VDxF%!h(  
template < typename T > \;!7IIe#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const TQPrOs?  
  { %;|dEY  
  return (T & )r; ~N7;. 3 7  
} AX{7].)F  
template < typename T1, typename T2 > U9*< dR  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const &0H_W xKeB  
  { ; ), ,Hk  
  return (T1 & )r1; E}THG=6  
} z@ `u$D$n  
} ; hm k ~  
[_}8Vv&6  
template <> *xITMi  
class holder < 2 > Xbrc_ V\_  
  { WJ LqH<  
public : }%<_>b\  
template < typename T > 9XhH*tBn7(  
  struct result_1 F,Ve,7kh  
  { _Vf>>tuW  
  typedef T & result; l|iOdKr h  
} ; >_G'o  
template < typename T1, typename T2 > 2E`mbT,v&  
  struct result_2 =''b`T$  
  { 2\1bQ q\  
  typedef T2 & result; B =7maYeU  
} ;  cV_-Bcb  
template < typename T > wAJ= rRI  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const )]4=anJu@|  
  { u^#e7u  
  return (T & )r; mlUj%:Gm#  
} G \Nnw==v  
template < typename T1, typename T2 > d @ l  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const p L^3*B.Nr  
  { `M. I.Z_  
  return (T2 & )r2; %<'.c9u5  
} 2?v }w<Ydl  
} ; t* p%!xsH  
p )]x,F  
tkkh<5{C   
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. (}  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 7$t['2j3  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wA)n ryXV  
OVc)PMp  
return l(i, j) = r(i, j); 2-W y@\  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) >oaL-01i  
;t,v/(/3  
  return ( int & )i; 3 TTQf f  
  return ( int & )j; zSu,S4m_;  
最后执行i = j; wXKt)3dmu  
可见,参数被正确的选择了。 E7_OI7C  
'#e T  
{E7STLQ_%  
 qmenj  
LR\8M(rtvH  
八. 中期总结 ET 0(/Zz  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: -YmIRocx  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 2JcP4!RD  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 3 `mtc@*  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor >,I'S2_Zl  
&\Lu}t7Ru  
ZLPj1L  
c@)?V>oe  
&%8IBT  
#};Zgixo$  
九. 简化 };EB  
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。 jW-;Y/S  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 412E7   
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: hE$3l+  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 ]mUt[Yy:z  
  +-*/&|^等 fny6`_O  
2. 返回引用。 M)AvcZNs  
  =,各种复合赋值等 h@\HPYi#.  
3. 返回固定类型。 b!`Ze~V  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) U~t!   
4. 原样返回。 ,?Zy4-  
  operator, 53pT{2]zAi  
5. 返回解引用的类型。 s.n:;8RibP  
  operator*(单目) qDz[=6BF  
6. 返回地址。 ir>+p>s.  
  operator&(单目) }UQ,B  
7. 下表访问返回类型。 @LDs$"f9=  
  operator[] " vc4QH$  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 SBf=d<j 1)  
  operator<<和operator>> mV)t  
IiE^HgM  
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。 DUH_LnHw)  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: Q9B!0G.-bs  
V0&7MY*  
template < typename Left > 01uj-!D$@  
struct value_return 'Ffvd{+:8  
  { ~l{Qz0&  
template < typename T > W}}ZP];  
  struct result_1 {fX~%%c"  
  { nZc6 *jiz  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; m_BpY9c]5  
} ; 7Kb&BF|Q  
C8)Paop$  
template < typename T1, typename T2 > Aayd3Ph0%  
  struct result_2 ,dw\y/dn  
  { {;zHkmx  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; o@]n<ZYo  
} ; _x#y   
} ; bAuiMw7!  
3>73s}3  
L~by`q N_  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait jG)66E*"  
Y9vVi]4  
下面我们来剥离functor中的operator() vv<\LN0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: p9mGiK4!  
Q)qJ6-R|HD  
return l(t) op r(t) nn$^iw`  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) EM!S ;i  
return op l(t) ITi#p%  
return op l(t1, t2) !|]k2=+I  
return l(t) op ,Mi'NO   
return l(t1, t2) op  cz>)6#&O  
return l(t)[r(t)] ko'V8r `V  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !M9mX%UQ  
QZa^Cng~  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: m qUDve(  
单目: return f(l(t), r(t)); !dcvG9JZ  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); d{@'&?tj  
双目: return f(l(t)); cfg.&P>   
return f(l(t1, t2)); BM)a,fIgo  
下面就是f的实现,以operator/为例  E<0Mluk  
N2k{@DY  
struct meta_divide g 2'K3e?.%  
  { !8W0XUqh+  
template < typename T1, typename T2 > CRrEs 18;#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) R\#5;W^  
  { 3pL4 Zhf  
  return t1 / t2; px+]/P <dX  
} ,@ f|t&  
} ; W$J.B!O  
h^`@%g9 S  
这个工作可以让宏来做: MBKF8b'k  
kApDD[ N  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ /Dt:4{aTOC  
template < typename T1, typename T2 > \ ui|6ih$+  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; T?=]&9Y'  
以后可以直接用 u(? U[pe[  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) In!^+j  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 b].U/=Hs  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) xXmlHo<D  
I69Z'}+qz  
]gv3|W  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 O*,O]Q  
FYefn3b  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > .'2I9P\!  
class unary_op : public Rettype R$`&g@P="  
  { {Dy,|}7s  
    Left l; yT7{,Z7t  
public : `_ZbA#R,  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ",,.xLI7  
-HuIz6  
template < typename T > "SWL@}8vx  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const .RmoO\ ,Gm  
      { p<l+js(5|  
      return FuncType::execute(l(t)); !,5qAGi0  
    } DZb0'+jQ  
aM,g@'.=  
    template < typename T1, typename T2 > 2~r2ErtS  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v~._]f$:  
      { s=E6HP@q  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); vMn$lT@  
    } SNSoV3|k-  
} ; 00y(E @~  
VAyAXN~  
~YviXSW  
同样还可以申明一个binary_op j>v8i bS(  
{CVZ7tU7]  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > C$LRX7Z`o  
class binary_op : public Rettype X9^q-3&60  
  { bmKvvq  
    Left l; k][{4~z  
Right r; 0D  `9  
public : bun_R-  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} /6\uBy"Xt  
?@Tsd@s~r  
template < typename T > Yc3\  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const o@aXzF2  
      { PG|Zu3[  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); Py+ B 2G|  
    } q$}J/w(,  
~=oCou`XF  
    template < typename T1, typename T2 > Ip8:~Fl]  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 9O^~l2`  
      { G2@'S&2@s  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ]<q!pE;t  
    } [" ocZ? x  
} ; I {%( G(  
~HtD]|7  
Olt;^> MQ  
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 j{=}?+M  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 7.n\a@I/  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) w&]$!g4  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 {%, 4P_m  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! PtL8Kd0`C  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 .uN(44^+x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 uLI;_,/:  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) JZ-64OT  
下面是修改过的unary_op G[OJ <px  
qk0cf~ gz  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > KR hls"\1  
class unary_op "(';UFa  
  { pB%oFWqK  
Left l; ^HI2Vp  
  +9<:z\B|  
public : X .K*</(g  
:inVwc  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} |^F$Ta  
j*1MnP3/8Y  
template < typename T > ^ ~Tn[w W_  
  struct result_1 ;vpq0t`  
  { W}(T5D" 3x  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %)&Tr`   
} ; 65RD68a  
g(Oor6Pp  
template < typename T1, typename T2 > ;MlPP)*k  
  struct result_2 ; =*=P8&5  
  { Uhyf  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; cN\_1  
} ; 7s}F`fjKP  
Ggv*EsN/cC  
template < typename T1, typename T2 > %Z*)<[cIE0  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const KXWz(L!1  
  { v`6vc)>8  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); !l6ht {  
} Un5 AStG  
Ak O-PL  
template < typename T > a,fcR<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 3 "Qg"\  
  { ?TmVLny  
  return OpClass::execute(lt(t)); %?S[{ 4A&  
} tWTC'Gx-J  
\3F)M`g  
} ; bIV9cpW  
Mdu\ci)lr  
T[cJ   
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 9}q)AL-ga  
好啦,现在才真正完美了。 ~)ysEZl  
现在在picker里面就可以这么添加了: PklJU:Pu\U  
d9T:0A`M  
template < typename Right > 5.kKg=a  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const plNw>rFa  
  { YelF)Na  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {?3i^Q=V  
} Vk76cV D  
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。 N7;kWQH  
@TzUc E  
zMO xJ   
]2[\E~^KU  
B.gEV*@  
十. bind 2mO9  
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。 '3E25BsL  
先来分析一下一段例子 ?dCJv_w  
~BnmAv$m[  
W3R43>$  
int foo( int x, int y) { return x - y;} nwDGzC~y<  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 $)=`Iai  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 AD6 b  
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。 &oFgZ.  
我们来写个简单的。 jHx\YK@e\  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: Q7mikg=1-  
对于函数对象类的版本: ZA'0 q  
-KqMSf&9  
template < typename Func > 'loko#6  
struct functor_trait /c7jL4oD  
  { (^<skx>  
typedef typename Func::result_type result_type; f\Q_]%^W  
} ; )|Ka'\xr  
对于无参数函数的版本: I3}I7oc_  
[Qqss8a  
template < typename Ret > ZiaFByLy  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ,z+n@sUR:  
  { #210 Yp#  
typedef Ret result_type; K_qA[n  
} ; UHIXy#+o5  
对于单参数函数的版本: 91k-os(4]  
h6tYy_(G  
template < typename Ret, typename V1 > tC7 4=  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > =:H EF;!  
  { `2q]ju  
typedef Ret result_type; &m TYMpA  
} ; $ ]^Io)}f@  
对于双参数函数的版本: m\|EM'@k  
aQj6XG u  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > H*",'`|-  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > W4nhPH(  
  { ;g<y{o"Q3p  
typedef Ret result_type; }0OQm?xh  
} ; S*WLb/R2  
等等。。。 x3nUKQtk:8  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy nKjT&R  
wiM4,  
template < typename Func > SJsbuLxR  
struct func_return ?rdWhF]  
  { g}*p(Tp9:  
template < typename T > )k4&S{=  
  struct result_1 5hDPX \  
  { TR'_v[uK3  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; d"lk"R  
} ; :y_] JL;w  
*nV"X0&  
template < typename T1, typename T2 > OM@z5UP  
  struct result_2 uaha)W;'9  
  { nM99AW  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ]qEg5:yY  
} ; Bc<pD?uOK  
} ; ?0 7}\N0~  
q 'uGB fE.  
LO38}w<k  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 Y&$puiH-j  
x l=i_  
template < typename Func, typename aPicker > Lo=n)cV1,  
class binder_1 TT&%[A+  
  { :fnK`RnaQ  
Func fn; 6 8Vxy  
aPicker pk; iY5V4Gbo  
public : !3z ;u8W  
1buO&q!vn  
template < typename T > p.x2R,CU  
  struct result_1 nrbP3sf*  
  { d$n<^ ~Z  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z!l]v.S  
} ; Nema>T]  
G"Hj$  
template < typename T1, typename T2 > :_o^oi7G  
  struct result_2 oZi{v]4  
  { qga?-oz,<6  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; R|_._Btu!  
} ; r,P`$-  
NT9|``^Z  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} *thm)Mn  
J.c yb  
template < typename T > 3XNk*Y[5  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const isFxo,R9r  
  { X-psao0tI`  
  return fn(pk(t)); w`gT]Rn  
} 6Q]JY,+  
template < typename T1, typename T2 > :kd]n$]  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v8C4BuwA  
  { {~XnmBs  
  return fn(pk(t1, t2)); "h8fTB\7S\  
} +R;s< pZ^  
} ; _SU6Bd/>  
BteeQ&A|~  
u hB V)Qg  
一目了然不是么? X<g }F[Y  
最后实现bind xRq A^Ad  
MXDUKh7v3  
Ms-)S7tMz  
template < typename Func, typename aPicker > "ZFH_5<  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) #WAX&<m  
  { a TPq1u  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); sFsf~|  
} Xx\,<8Xn  
e -b>   
2个以上参数的bind可以同理实现。 GH`y-Ul'K  
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。 4^:$|\?]  
(ki= s+W-  
十一. phoenix 0!tuUn  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: rU 1Ri  
ACpecG  
for_each(v.begin(), v.end(), QuC_sFP10  
( s5)y %, E  
do_ %N0m$*  
[ dAy\IfZX=  
  cout << _1 <<   " , " E5Sn mxd  
] p+y"r4   
.while_( -- _1), ?F*I2rt#  
cout << var( " \n " ) %al 5 {  
) S27s Rxfr  
); QXgfjo  
u^W!$OfZpp  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ^sqzlF  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor (B! DBnq  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 <-,y0Y'  
那么我们就照着这个思路来实现吧: '~1Zr uO  
z:1t vG  
zV(aw~CbZ  
template < typename Cond, typename Actor > F_4Et  
class do_while E0+~c1P-  
  { U\M9sTqo  
Cond cd; ES8(:5  
Actor act; m7i(0jd +  
public : g1(5QWb  
template < typename T > ):y^g:  
  struct result_1 V/zmbo)  
  { *p9k> )'J  
  typedef int result_type; N7YCg  
} ; B![:fiR`  
{SD%{  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ekqS=KfWl;  
.K`n;lVs  
template < typename T > -<M+$hK\  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "bQi+@  
  { k;)mc+ ~+  
  do w^,Xa  
    { WZh_z^rwn  
  act(t); y,w_x,m  
  } &>QxL d#  
  while (cd(t)); )<qL8#["U  
  return   0 ; [jrfh>v  
} Gl[1K/,*  
} ; XL'\$f  
yB 'C9wEH  
+wQ}ZP&  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). .tQ(q=#  
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。 COmu.'%*  
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。 ^YB2E*  
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。 }Z< Sca7  
下面就是产生这个functor的类: (@;^uVJP  
< RtyW  
m9+?>/R  
template < typename Actor > sf:IA%.4t  
class do_while_actor emB<{kOkw  
  { T8x8TN"  
Actor act; 1kR. .p<"  
public : IM5[O}aq  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} g:GywX W  
ZSyXzop  
template < typename Cond > |f!J-H)  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; &0fV;%N  
} ; # z7yoP  
:{B']~Xf  
w0vsdM;G  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 uZ'Z-!=CL  
最后,是那个do_ 5(E&jKn&  
4jZB%tH  
4^ U%` 1  
class do_while_invoker F^S]7{  
  { 69apTx  
public : ck3+A/ !z  
template < typename Actor > 'GiN^Y9dcc  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const .w'b%M  
  { -=5~-72~  
  return do_while_actor < Actor > (act); 6NHP/bj<1V  
} {<-wm-]mo  
} do_; DiTpjk ]c`  
S\Le;,5Z  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? l-S0Gn/'X  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 ~*<`PDO?  
最后来说说怎么处理break和continue 9Oo`4  
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。 GlRjbNW?Q  
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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