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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda U?d1  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 "[(_C&Ot4  
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, `f}c 1  
9ulJZ\cQ  
>fI<g8N D  
/yyed{q  
  class filler db:b%1hk:  
  { 1agyT  
public : eb2~$ ,$  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} m,$oV?y>j  
} ; ZebXcT ,41  
uh%%MhTjv  
,IxAt&kN  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: q"'^W<i  
C',D"  
xj)*K%re  
7_d gQI3y  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); DIH.c7o  
vL{~?vq6  
p8Di9\}  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ($' rV!}  
Zgt, 'T  
Miqu  
-<sn+-uE:  
二. 战前分析 3'Q H\t5  
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。 b{s_cOr/  
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 /K:M ,q  
Wu<  
97e fWYj  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); B%Dy;zdWd/  
  /* --------------------------------------------- */ lz EF^6I  
vector < int *> vp( 10 ); $:s1x\ol  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); tfvX0J  
/* --------------------------------------------- */ 3/>McZ@OH  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); Byyus[b'A  
/* --------------------------------------------- */ -7*,}xV  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); nZhL  
  /* --------------------------------------------- */ GptJQ=pV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); [#kfl  
/* --------------------------------------------- */ #QQ\xj  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); QQ!%lbMK]  
hAHl+q)w?  
bKYLBu:  
uI@:\Rss  
看了之后,我们可以思考一些问题: uz".!K[,wE  
1._1, _2是什么? %YM4x!6  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 w#U3h]>,  
2._1 = 1是在做什么? /_l%Dm?  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z$kff-Y4  
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。 OqtQLqN  
t=NPo+fm  
~4'e)g.hG  
三. 动工 >,Zjlkh3  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: u^|XQWR$:  
@>B#2t&  
cBBc^SR  
/$'tO3  
template < typename T > (]^9>3{|  
class assignment $)vljM<<  
  { nV,qC .z  
T value; =Bi>$Ly  
public : ]8*g%  
assignment( const T & v) : value(v) {} +'2Mj|d@p  
template < typename T2 > gpVZZ:~  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } @zB{Ig  
} ; *4Y1((1k  
?P ,z^  
;RB]awE  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 (Ybc~M)z  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment iKN~fGRc  
Mi,yg=V  
D5Wo e&g,  
$FZ~]Ef  
  class holder ;U<;R  
  { Q}d6+C  
public : $Lv,e\]  
template < typename T > 7f#e#_sM;  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const fQ=Yf?b  
  { RmY5/IYR|:  
  return assignment < T > (t); b %L8mX  
} TDs=VTd@Z  
} ; B/:q  
_(5SiK R  
oS0l Tf\  
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: Ii%^z?'  
B BbGq8p  
  static holder _1; A&jkc'  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 E'j>[C:U  
Xa=oryDt  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tq H7M0Ry  
而不用手动写一个函数对象。 __teh>MC  
^Wo/vm*]  
[5e}A&  
sI7d?+  
四. 问题分析 vm"LPwSk>  
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。 z6]dF"N  
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。 e) 42SL^s  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 u\ro9l  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 +w[vYKSZm  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 7"@^JxYN  
^[,Q2MHCT(  
五. 问题1:一致性 d&4 ve Lu  
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?| M(KsLu1   
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fz\C$[+u  
K#_&}C^-jY  
struct holder R8I%Cyc  
  { SE.r 'J0  
  // KiAWr-~gJ  
  template < typename T > 3p6QJuSB  
T &   operator ()( const T & r) const Oq@+/UWX  
  { f6vhW66:?x  
  return (T & )r; njtz,qt_;G  
} "XlNKBgM  
} ; ukpbx;O:hc  
[Ul"I-K  
这样的话assignment也必须相应改动: H C(Vu  
C-E~z{  
template < typename Left, typename Right > 3)88B"E  
class assignment ~U(`XvR\4  
  { O B`(,m#  
Left l; pYf57u  
Right r; Q)c3=.[>  
public : 3u#bx1  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} U$v|c%6  
template < typename T2 > `-W.uOZ0  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; }  a?S5 =  
} ; E-IVv  
N;4bEcWjp  
同时,holder的operator=也需要改动: nF>41 K  
kH~ z07:  
template < typename T > m0QE S  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 6!zBLIYFI  
  { TwlX'iI_;  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); vT~ey  
} YbtsJ <w  
g xY6M4  
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。 3}dTbr4y  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 VK*Dm:G0  
waI?X2  
return l(rhs) = r; d-c<dS+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。 v e($l"T  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: ?C)a0>L  
fn.KZ  
template < typename Tp > yJQ>u  
class constant_t 5;'(^z-bL  
  { VzfaUAIZl  
  const Tp t; X-LCIT|1  
public : /By:S/[1pL  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} |y9(qcKn$  
template < typename T > O+x"c3@Z)D  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $`j%z@[g  
  { ,1/O2aQ%\0  
  return t; 9$[6\jMh  
} oC ?UGY~xL  
} ; \4Uhc3  
|j$r@  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 9d&@;&al  
下面就可以修改holder的operator=了 ^POHQQ  
V%h,JA  
template < typename T > dUN{@a\R0  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const ' ` _TFTO  
  { 4> k"$l/:  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); /T _{k.  
} T_R2BBT v  
F!7dGa$  
同时也要修改assignment的operator() `eZzYe(N  
Y TpiOPf  
template < typename T2 > QN47+)cVt"  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Vu.VH([b]Q  
现在代码看起来就很一致了。 &O +?#3  
.3 >"qv  
六. 问题2:链式操作 |w5m2Z  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 S[ch/  
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。 L~oy|K67  
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。 37apOK4+  
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。 #($~e|  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct r{ >Q{$Q  
UE9RrfdN  
template < typename T > E{;F4wT_@  
struct result_1 v[;R(pt?  
  { ) >;7"v  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result;  I~T   
} ; /H4Z.|@  
/RVwhA+c  
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: lfvt9!SJ+/  
Tp46K\}Uf  
template < typename T > T:T`M:C.  
struct   ref K|pg'VT"  
  { /< k&[  
typedef T & reference; X)e#=w!fi3  
} ; d| #&j. "  
template < typename T > |d$4Fu(M~  
struct   ref < T &> 6ChFsteGFr  
  { r7)qr%n  
typedef T & reference; p{ Xde   
} ; ziDvDu=  
xU/7}='T  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: |kY}G3/  
M*!WXQlud  
template < typename T > xX f,j#`"  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Ii9[[I  
  { F f{,zfN+3  
  return l(t) = r(t); BLN|QaZ  
} dGyrzuPJ  
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。 44NM of8N  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 Gv[s86AP,  
2&"qNpPtE  
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 7}:+Yx  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: y'aK92pF:  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 cX!C/`ew>  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 lZAXDxhnT  
最后的布局是: =oBlUE  
                Add >?Duz+W)  
              /   \ 3k3 C\Cw  
            Divide   5 6r|=^3{  
            /   \ W#)X@TlE  
          _1     3 8.,d`~  
似乎一切都解决了?不。 P_4E<"eK  
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。 @Jx1n Q^  
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。 IRGcE&m  
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: ]]0Yh  
PYBE?td  
template < typename Right > Fc#Sn2p*  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const A XhP3B]  
Right & rt) const {d XTj7  
  { N4#D&5I",  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Ngj&1Ta&[  
} dz?On\66  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 M8V c5  
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。 7Db}bDU1 |  
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。 Jd^Lnp6?  
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。 T|8:_4/l  
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。 @@j:z;^|  
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? iC3C~?,7  
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: |Fz ^(US  
[^Bjmw[7  
template < class Action > QChncIqc  
class picker : public Action Q 0G5<:wc  
  { gu6%$z  
public : g<@Q)p*ow  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ),CKuq>  
  // all the operator overloaded ? cXW\A(  
} ; pd B\D  
I_5/e> 9  
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。 N>Ih2>8t  
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: W]oa7VAq  
76bMy4re  
template < typename Right > {,i-V57-h  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const l$1NI#&  
  { m.p $f$A_  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /vq$/  
} dQ:F5|p  
P1AC2<H  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > KF6C=,Yc%  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 ~o#mX?'7  
NT0n [o^  
template < typename T >   struct picker_maker ]J[d8S5  
  { S)g:+P  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 81"` B2  
} ; Pz34a@%"  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > =[8K#PZ$w  
  { _P=+\ [|y  
typedef picker < T > result; =\_gT=tZ  
} ; m% 3D  
!ej]'>V,X  
下面总的结构就有了: O2\(:tvw  
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。 ~Th,<w*o  
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。 mogmr  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 lP*n%Pn)  
至此链式操作完美实现。 >{QO$F#  
aW*k,\:e  
&e6UEG  
七. 问题3 (8aj`> y  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 J^`5L7CO  
-uWV( ,|  
template < typename T1, typename T2 > Xp_m=QQsm  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const {g#4E0.A!  
  { H0#=oJr$)W  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ]iGeqwT  
} ;1[Z&Uv8  
8q%y(e  
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: "!D y[J  
^~I@]5Pq  
template < typename T1, typename T2 > +}N'Xa/Jt  
struct result_2 O >pv/Ns  
  { 4xEw2F  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; mE`qA*=?  
} ; SOq:!Qt  
W^H3=hZ  
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? 9sT5l"?g  
这个差事就留给了holder自己。 $:%E<j 4Dn  
    );%H;X+x  
hO&b\#@~  
template < int Order > CxeW5qc  
class holder; `:Gzjngc  
template <> JC%&d1  
class holder < 1 > G~o!u8^;  
  { 5LB{b]w7m  
public : Jn^b}bk t  
template < typename T > &}[P{53sr  
  struct result_1 C6[W/,eS  
  { &n )MGg1%  
  typedef T & result; &:g:7l]g  
} ; (z>t4(%\  
template < typename T1, typename T2 > {@ vnKyf^K  
  struct result_2 ,bXZ<RY$  
  { C=V2Y_j  
  typedef T1 & result; A $gn{ c  
} ; 8'zZVX D<  
template < typename T > y7M{L8{0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const UL-_z++G  
  { sa4w.9O1GS  
  return (T & )r; J6n>{iE  
} E#!!tH`lgg  
template < typename T1, typename T2 > _ Lb"yug  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gr*CN<  
  { O`c50yY  
  return (T1 & )r1; Hl0" zS[  
} kFwFPK%B  
} ; _%- +"3Ll  
^APtV6g  
template <> xy[#LX)RW  
class holder < 2 > 29,ET}~  
  { IGcq*mR=  
public : Q}|K29Y:p  
template < typename T > 3y6\0|{1  
  struct result_1 8rH6L:]S  
  { 8{!d'Pks  
  typedef T & result; 3{$7tck,  
} ; N o6!gZ1  
template < typename T1, typename T2 > d]] z )  
  struct result_2 o]4\Geg$  
  { IgG[Pr'D  
  typedef T2 & result; bsF_.S*k@  
} ; bu|.Jw"  
template < typename T > zo( #tQ-'m  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const |MFAP!rycS  
  { Sy|GM~  
  return (T & )r; 4MzQH-U>/  
} h9)fXW  
template < typename T1, typename T2 > %`yfi+e  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const GYx0U8MJ[e  
  { )Xjn:  
  return (T2 & )r2; Q+=pP'cV  
} o=3hWbe  
} ; b$ 7 ]cE  
={ )85N  
o,`"*][wd  
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> >。 z~pp7  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: V_gl#e#  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: b<00 %Z  
Bzrnmz5S  
return l(i, j) = r(i, j); 8x U*j  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) -!Myw&*\V  
A/>Q5)  
  return ( int & )i; (QiA5!wg  
  return ( int & )j; +gX,r$bX  
最后执行i = j; L'e^D|  
可见,参数被正确的选择了。 W5 F\e[Ax5  
>#|%'Us  
eo0-aHs  
$V(]z`b&  
TU0-L35P1  
八. 中期总结 D=-}&w_T"  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: v.Ba  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Q?k *3A  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ;7lON-@BI  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor 6P1s*u  
2'Dl$DH  
HrBJi  
)x|;%.8FX7  
-`~qmRpqY  
Cg): Q8  
九. 简化 Af;Pl|Zh[  
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@\}iyM  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。  l(?B0  
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: etr-\Cp  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 b# N"} -\^  
  +-*/&|^等 jmID@37t  
2. 返回引用。 Sf*)Z3f  
  =,各种复合赋值等 ]nhh|q9r{  
3. 返回固定类型。 NUFz'MPv  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) \X8b!41  
4. 原样返回。 *y*tI}  
  operator, "CT}34l  
5. 返回解引用的类型。 N-M.O:p  
  operator*(单目)  VGV-t  
6. 返回地址。 N'v3 |g  
  operator&(单目) )hZ7`"f,ZN  
7. 下表访问返回类型。 t)zd'[  
  operator[] DXiA4ihr=  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 %bDxvaftT  
  operator<<和operator>> MxsLrWxm  
9(N  
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。 %#x4wi  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: $jN.yNm0  
/MF 7ZvN.  
template < typename Left > k&dXK  
struct value_return G]'ah1W  
  { ^c\O , *:  
template < typename T > $+*nb4  
  struct result_1 |Kd#pYt%O  
  { ] 3{t}qY$A  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5*YoK)2J  
} ; |p6d]#z3  
rwF$aR>9  
template < typename T1, typename T2 > TEC^|U`G  
  struct result_2 c{=Sy;i@  
  { }iUK`e  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; Bu{Kjv  
} ; }>xwiSF?  
} ; ,X?/FAcb  
rVz.Ws#  
ED&nrd1P  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait C?z S}ob  
kTb$lLG\xk  
下面我们来剥离functor中的operator() !#KKJ`uB"  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ku]5sd >b  
cc[(w #K  
return l(t) op r(t) ]Y\$U<YjO  
return l(t1, t2) op r(t1, t2)  Z1 D  
return op l(t) u"v7shRp:  
return op l(t1, t2) / FcRp,"  
return l(t) op 9{u8fDm!  
return l(t1, t2) op jrib"Bh3,  
return l(t)[r(t)] 8Qg10Yjy  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] axC|,8~tq  
Z=JKBoAY  
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: 1sqE/-v1_^  
单目: return f(l(t), r(t)); P(D>4/f3"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rnIj pc F  
双目: return f(l(t)); #A/OGi  
return f(l(t1, t2)); ")Fd'&58  
下面就是f的实现,以operator/为例 ?@b6(f xX  
h* S"]ye5  
struct meta_divide vzIo2 ,/7  
  { S<nF>JRJa  
template < typename T1, typename T2 > tu -a`h_NJ  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) #1<m\z7l  
  { t+?Bb7p,H  
  return t1 / t2; P7drUiX  
} l]]NVBA])  
} ; fs! dI  
l~r;G rd/5  
这个工作可以让宏来做: C]L)nCOBX  
hfwJZ\_60  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ )CFJ Xc:  
template < typename T1, typename T2 > \ ReaZg ?:h  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; WcN4ff-  
以后可以直接用 :aNjh  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) -"[4E0g0  
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 qezWfR`  
(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。。。) 6Og@tho  
(?qCtLZ  
Sy8t2lk  
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 !l'nX  
|;gx;qp4cN  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > EG{+Sz  
class unary_op : public Rettype n`5Nf  
  { Wmbc `XC  
    Left l; w  S  
public : AzU:Dxr>.G  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} j\uZo.Ot+  
jX7K- L  
template < typename T > # &v4c  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const c9|4[_&B~  
      { UFB|IeX?q  
      return FuncType::execute(l(t)); YgEd%Z%4  
    } l#0zHBc  
v `S5[{6  
    template < typename T1, typename T2 > i /X3k&  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const %KyZ15_(-L  
      { %xgP*%Sv2  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); .O- )m'5  
    } 5Q10Ohh  
} ; ZX_QnSNZ?  
v^C\ GDH  
3p#UEH3  
同样还可以申明一个binary_op LK h=jB^bT  
ktU:Uq  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ) 57'<  
class binary_op : public Rettype x^y$pr  
  { khX/xL  
    Left l; stw@@GQ  
Right r; 0}i 9`p  
public : lU1SN/'zx  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} e@hPb$7  
:DH@zR  
template < typename T > `gl?y;xC  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const yCjc5d|tT  
      { e#}t am  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 2f(`HSC'  
    } i;HXz`vT7  
WyV4p  
    template < typename T1, typename T2 > r9f- C  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const \9+,ynJH8z  
      { I"]E}nd)  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); YdI6 |o@vc  
    } HS=w9:,  
} ; NZGO8u  
gc4o |x  
s.z)l$  
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 B;bP~e>W  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 /qQx~doK  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) | 6AR!  
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。 icG 9x  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! P}6#s'07~  
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。。。 Dk\%,[4(  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 IQBL;=.J.  
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) :lu!%p<$  
下面是修改过的unary_op 4f j}d.?  
(CQ! &Z8  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > m]DP{-s4  
class unary_op {JWixbA  
  { T)tr"<F5NP  
Left l; Q}&'1J  
  RrLiH>  
public : 8mr fs%_  
X}[1Y3~y  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} uNf'Zeo  
Nr@,In|JS  
template < typename T > CX#d  
  struct result_1 !d##q)D f?  
  { 6UIS4 _   
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; X[J<OTj`$  
} ; eGMw:H  
-dMH>e0  
template < typename T1, typename T2 > CQ!D{o=  
  struct result_2 nu^@}|UG  
  { 5]{rim  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; !jP[=  
} ; /8Lb_QH{  
!UzE&CirV  
template < typename T1, typename T2 > 7:~3B-Tb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const v0'z''KM!  
  { ]`-o\,lq  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 9Zx| L/\  
} S> Fb'rJ3  
d Np%=gIj  
template < typename T > hbXmIst  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const &'\-M6GW  
  { n_sV>$f-u  
  return OpClass::execute(lt(t)); aR6~r^jB  
} ""`z3-  
qA}l[:F+#  
} ; ~,W|i  
tT`S" 9T  
aaVq>$G 3  
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 G>dXK,f<B0  
好啦,现在才真正完美了。 m<Gd 6V5  
现在在picker里面就可以这么添加了: s#~VN;-I  
&IQNsJL!e  
template < typename Right > r0z8?  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const .yDR2 sW  
  { h<IAH Cz;(  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); j+.E#:tu"  
} uToi4]w"y  
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。 aV f sF|,  
9 Eh*r@>  
r 8N<<^  
|$8N*7UD  
"+Ks#  
十. bind Xe}I;sKrB  
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。 = CXX.%N  
先来分析一下一段例子 0>Kgz!I  
~Q- /O~  
tm;\m!^X{  
int foo( int x, int y) { return x - y;} TPJuS)TU9  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 uxW |&q  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 7WV"Wrl]  
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。 %i&am=  
我们来写个简单的。 MDpx@.A,  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: +MS*YpPW  
对于函数对象类的版本: fN`Prs A  
- 6q7ze{@  
template < typename Func > ~H ctXe'x  
struct functor_trait 8pmWw?  
  { :>y5'q@R  
typedef typename Func::result_type result_type; dn5t7D^ x  
} ; p3%cb?G%w  
对于无参数函数的版本: @&h_+|:-  
Q{hK+z`D  
template < typename Ret > &Ai +t2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > $9@Z\0   
  { ?:PF;\U  
typedef Ret result_type; *E@as  
} ; *eAt'  
对于单参数函数的版本: d.snD)X  
X/!Y mV !  
template < typename Ret, typename V1 > X?8bb! g%Q  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (!ud"A|ab4  
  { i;2V   
typedef Ret result_type; B(@uJ^N  
} ; qE^u{S4Z@  
对于双参数函数的版本: 8LtkP&Wx  
Swv =gu  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Or1ikI"  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > <t*3w  
  { Y Odwd}M  
typedef Ret result_type; -z/>W+k  
} ; -OQ6;A"#  
等等。。。 6.v)q,JL  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy e ~G IUwJ  
K>+c2;t;  
template < typename Func > En+`ZcA\z  
struct func_return &>@EfW](  
  { m]++ !  
template < typename T > M4XU*piz  
  struct result_1 btf]~YN  
  { 9@(V!G  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; #1>c)_H  
} ; yV@~B;eW0  
xqVIw!J?/}  
template < typename T1, typename T2 > ;>p{|^X0D  
  struct result_2 uoY]@.  
  { U_0"1+jbq  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Yv;iduc('  
} ; 6r5<uZ9w_X  
} ; F-?s8RD  
%tz foiJ%P  
orF8%  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 |>p?Cm  
q-0( Wx9|  
template < typename Func, typename aPicker > &ZPyZj  
class binder_1 0o!Egq_  
  { /;1h-Rc>  
Func fn; &C E){jC  
aPicker pk; E7Pz~6  
public : ;x=0+0JD  
fH 5/  
template < typename T > s4\_%je<v  
  struct result_1 \N]2V(v  
  { wtro'r3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; 4q^'MZm1  
} ; DmpD`^?-L  
yFqB2(Dv  
template < typename T1, typename T2 > GA)t!Xg^  
  struct result_2 p?sC</R  
  { "M:0lUy  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [RUYH5>Ik  
} ; %wux#"8  
&p^8zEs  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .\ces2,  
$]]|#}J  
template < typename T > <bOi}  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const q6>%1~?  
  { uyWt{>$  
  return fn(pk(t)); G8p6p6*  
} K@@[N17/8  
template < typename T1, typename T2 > fnO>v/&B  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 1lQO`CmR6M  
  { \ssqIRk  
  return fn(pk(t1, t2)); KP]{=~(  
} vq JjAls  
} ; ;l=ZW  
_0e;&2')  
w+3-j  
一目了然不是么? v|u[BmA)*k  
最后实现bind m&8'O\$  
^NiS7)FX  
%FO# j6  
template < typename Func, typename aPicker > Tf?|*P  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) 3It9|Y"6[  
  { 'e06QMp@  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); C.;H?So(  
} p{4nWeH?B  
4brKAqg.  
2个以上参数的bind可以同理实现。 dJD8c 2G  
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。 3]g|Cwu  
<2>Qr(bb  
十一. phoenix BO)Q$*G~JD  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ify}xv  
Mu]1e5^]  
for_each(v.begin(), v.end(), z#elwL6  
( _"0Bg3Y  
do_ +(3U_]Lu  
[ K.K=\ Y2  
  cout << _1 <<   " , " uMe]].04  
] u' +;/8  
.while_( -- _1), 6#/v:;bF  
cout << var( " \n " ) f+ Ht  
) E;AOCbV*$  
); JQ)w/@Vu=  
xF8^#J6>  
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: 0'0GAh2  
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 I7q}<"`  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 tjTnFP/=  
那么我们就照着这个思路来实现吧: pw5uH  
%ryYa  
YRm6~c  
template < typename Cond, typename Actor > E1-BB  
class do_while y)e8pPDG  
  { ]3iQpL  
Cond cd; i917d@r(<  
Actor act; zBTyRL l  
public : I[v6Y^{q  
template < typename T > %^CoWbU  
  struct result_1 -'mTSJ.}  
  { z->[:)c  
  typedef int result_type; ruQ1Cph  
} ; RO+N>Wkt  
HJeZm  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} Gm2q`ki  
w[X/|O  
template < typename T > qmx4hs8sh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const s/0S]P]}f  
  { DYFfq  
  do sV`!4 u7%}  
    { 7dbGUbT  
  act(t); ?(d<n   
  } oi:!YVc  
  while (cd(t)); 6w Y6* R  
  return   0 ; )eaEc9o>  
} 84}Pu%  
} ; tlJ@@v&=  
\&Zp/;n  
T@)|0M  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Qaeg3f3F3  
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。 .Do(iYO.L  
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。 T z?0E"yx  
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。 70BLd(?  
下面就是产生这个functor的类: 7uW=fkxT  
+<1MY'>y  
z t|DHVy  
template < typename Actor > nWz7$O  
class do_while_actor &K.js  
  { yrVk$k#6}  
Actor act; %!r@l7<  
public : U8gf_R'  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} A5[iFT>  
M\rZr3  
template < typename Cond > kt;uB X3  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; }a?(}{z-  
} ; X&14;lu%p  
g<(\#F}/  
JRYCM}C]  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 Yfd0Np~  
最后,是那个do_ #Li6RSeW  
M!)~h<YL  
#M~6A^)  
class do_while_invoker a*(,ydF|L  
  { {|D7H=f  
public : yJn<S@)VT:  
template < typename Actor > lzDA0MPI:  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const xg8$ <Ut  
  { x>TIQU=\  
  return do_while_actor < Actor > (act); cWS 0B $$  
} `+0K~k|DC  
} do_; la}Xo0nq0+  
BDiN*.w5  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? ^Ez`WP  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 !/RL.`!>  
最后来说说怎么处理break和continue QopA'm  
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。 ')#!M\1,HQ  
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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