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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda gkFw=Cd  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 FT Ytf4t  
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, Ve[[J"ze  
r:U/a=V  
MWI7u7{  
_-:CU  
  class filler .!)i    
  { a^7HI,  
public :  uWkn}P  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} @ruWnwb  
} ; y41~  
A(D3wctdr  
#By~gcN  
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: :zQNnq:|  
dfMi]rs!<  
Lk]W?  
6FFM-9*|[  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); %fIYWu`X  
` 1v Dp.  
BV)) #D9  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 vEc<|t  
5I&Dk4v  
*:Uq ;)*  
4G'-"u^g  
二. 战前分析 z#GrwE,r   
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\uC).t&  
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 mCSt.n~  
FnCMr_  
\ch4c9  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); [{.9#cQ "  
  /* --------------------------------------------- */ f>[{1M]n\  
vector < int *> vp( 10 ); qkA8q@Y4|  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); Gx;-1  
/* --------------------------------------------- */ [mFgo il  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); nP+jkNn3  
/* --------------------------------------------- */ ke19(r Ch  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); M~ g{}_ 0Z  
  /* --------------------------------------------- */ Xu7lV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ]Q -.Y-J/O  
/* --------------------------------------------- */ z,g\7F[  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); 5Bp>*MR/".  
9dFo_a*?  
3|(3jIa  
'iX y?l  
看了之后,我们可以思考一些问题: iZE7 B7K  
1._1, _2是什么? gTk*v0WBm  
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。 v,jB(B^|Z  
2._1 = 1是在做什么? Ao, <G.>R  
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。 'DD~xCXE  
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。 KT0Pmpp5  
l{Xy %8  
g(l:>=g]?  
三. 动工 TU^s!Tj  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: T\ [CQO  
gR${S|Z#u4  
vT#m 8Kg  
GI%9Tif  
template < typename T > 7X8n|NZRH7  
class assignment  QB#_Wn  
  { +wcif-  
T value; FKy2C:R(]  
public : Vo%DoZg  
assignment( const T & v) : value(v) {} 5P[urOvV  
template < typename T2 > dMK\ y4#i  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 1IN^,A]r2h  
} ; )CD-cz6n  
)v %tyU  
11B8 LX  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。  g^))  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ]Cp`qayct  
kudXwj  
hR,5U=+M7  
^qNZ!V4T  
  class holder ,|?rt`8)Q  
  { _VJG@>F9-  
public : Hv</Xam  
template < typename T > n9Ktn}  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const u-=VrHff^*  
  { J+=?taZ  
  return assignment < T > (t); K1t>5zm  
} V U~r~  
} ; COcS w  
mW1T4rR'  
Hlz$@[$  
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: \J6&Z13Q  
r#w.y g4EX  
  static holder _1; 0}q*s!  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 *l)}o4-$  
GriFb]ml"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); %JuT'7VB  
而不用手动写一个函数对象。 W];l[D<S*  
YXIAVSnr  
-o+; e3#  
AS a)xf9  
四. 问题分析 [#2X  
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。 5>>JQ2'W  
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。 s} oD?h:T3  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _f@nUv*  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 2Zr,@LC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 is`~C  
\vgM`32<  
五. 问题1:一致性 [E0.4FLT!  
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?| R0T{9,;[`  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 fz<GPw  
@"n]v)[4  
struct holder Svm'ds7>  
  { !JbWxGN`jn  
  // -_irkpdC[  
  template < typename T > qP72JxT  
T &   operator ()( const T & r) const x<=R?4@rq  
  { g5t`YcL  
  return (T & )r; .}n\c%&  
} |9]_<X[ic  
} ; Ie/dMB=t  
;ibOd~  
这样的话assignment也必须相应改动: Zn6u6<O=  
'6GW.;  
template < typename Left, typename Right > c:2LG_mQ  
class assignment ;+rcT;_^/  
  { "ed A  
Left l; '1b4nj|<m  
Right r; okH*2F(-  
public : VJgYXPE `  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ?D=C8EX  
template < typename T2 > ]l6niYVB2  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } s/Q8(sF5  
} ; n W:Bo#  
)F4BVPI  
同时,holder的operator=也需要改动: Y, {pG]B$w  
[p_<`gU?  
template < typename T > 2 @t?@,c  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const $J*lD -h-  
  { @gk{wh>c  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); [n&SA]a  
} :i* =s}cv  
;-8]  
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。 $tDM U3,W  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 | A# \5u  
Ym 1; /'  
return l(rhs) = r; V:2{LR<R8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 3y yVI#  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: &S8,-~U  
-(9TM*)O  
template < typename Tp > a6 w'.]m  
class constant_t 9z7rv,  
  { HrHtA]  
  const Tp t; b&*N  
public : JwdvY]  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LQJC]*b1  
template < typename T > n= FOB0=  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const L+_ JKc  
  { O T .bXr~  
  return t; U2jlDx4yg  
} nRcy`A%  
} ; 5QZ}KNJ|t~  
x2tcr+o  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 :\~YbA  
下面就可以修改holder的operator=了 8BX9JoDi  
2j=HxE  
template < typename T > !%/(a)B$^$  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const %Q zk aXJ  
  { ,Gy2$mglB  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); c6tH'oV  
} K/z2.Npn  
8JU{]Z!G<;  
同时也要修改assignment的operator() [vOk=  
$~NB .SY  
template < typename T2 > r;GAQH}j_  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } #&ayWef  
现在代码看起来就很一致了。 pV/5w<_x?  
`IJTO_  
六. 问题2:链式操作 6yd?xeD  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 vPD%5 AJN  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 `+@r0:G&v  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Qb'Q4@.  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 +.McC$!s  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 0Z jE(3i  
H6<3'P  
template < typename T > u^( s0q  
struct result_1 WP !u3\91  
  { Bs^p!4=  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; ICzcV };$  
} ; UVgDm&FF  
S0?e/VWy  
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: \ \gAa-}:  
-d^c!Iu|  
template < typename T > p$a+?5'Q  
struct   ref >f(M5v(D\  
  { q>[}JtXK  
typedef T & reference; (Ji=fh+  
} ; SyI i*dH  
template < typename T > Nh1, w  
struct   ref < T &> *kt%.wPJ  
  { fr8hT(,s)  
typedef T & reference; T*92o:^  
} ; ;I~ UQgE6H  
.cB>ab&  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: ~z7Fz"o<  
B !Z~jT  
template < typename T > Pa"[&{:  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const -gpHg  
  { M\r=i>(cu  
  return l(t) = r(t); i:7cdhz  
} `h<>_zpjY  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 Vs(D(d,  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 lVgin54Q  
UH#S |o4  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 n_4BNOZ~  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: F **/T  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 P7*?E*   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 c!]yT0v&s  
最后的布局是: 6k;>:[p  
                Add '%*/iH6<U{  
              /   \ /~P4<1  
            Divide   5 =Q4Wr0y><]  
            /   \ f!J?n]  
          _1     3 CQ'4 ".7  
似乎一切都解决了?不。 wc?YzXP+  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 9eEA80i7  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 2D4c|R@+  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: O ;m[  
RM#.-gW   
template < typename Right > +Oc |Oo  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const xOKf|  
Right & rt) const Xvxj-\ -  
  { `$yi18F  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |j}%"wOh  
} pPJE.[)V/  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 a<P?4tbF  
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。 RU\MT'E>(  
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。 ? J6\?ct4  
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。 Qk].^'\  
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。 rDC=rG  
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? >g2Z t;*@w  
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: Q'0:k{G  
oPrK{flm  
template < class Action > LT]YYn($  
class picker : public Action IQ5'4zQg=  
  { r_pZK(G%  
public : )V9wU1.  
picker( const Action & act) : Action(act) {} nS]Ih0( K  
  // all the operator overloaded o^+g2;Ro  
} ; +7j7zpw  
WTwura,  
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。 M^0^l9w  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: i?6#>;f  
#fq&yjl#A  
template < typename Right > 6d;RtCENo  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const qjf9ZD&  
  { ,b74 m  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); YeB)]$'?u`  
} /,JL \b  
`\Te,  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > d#:7V%]d p  
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。 {r_x\VC=p  
:Kk+wp}f #  
template < typename T >   struct picker_maker $pj;CoPm  
  { X"S")BQ q  
typedef picker < constant_t < T >   > result; t?h\Af4Tf  
} ; bjql<x5d  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > aR}Il&  
  { 6dKJt  
typedef picker < T > result; h{?cs%lZ  
} ; kD#hfYs)i  
1!A 'mkk8  
下面总的结构就有了: "2hs=^&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。 Ev,b5KelD  
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。 8W x7%@^O  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 !%>(O@~"|  
至此链式操作完美实现。 %!OA/7XbG  
$q0i=l&$&  
\)2~o N  
七. 问题3 lj@ ibA]  
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。 kw5`KfG9  
b@9d@@/wx  
template < typename T1, typename T2 > Bu7aeBP  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const !z"nJC  
  { /C/I_S}H  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ?J28@rM  
} Sw~L M&A  
:-e[$6}S  
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: %B04|Q  
y#-~L-J_R  
template < typename T1, typename T2 > quiX "lV(  
struct result_2 @@#(<[S\B  
  { A(ZtA[G  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ;oVFcZSA  
} ; @'JA3V}  
>5j&Q#Bu  
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? f|&, SI?  
这个差事就留给了holder自己。 tWITr  
    5.F/>?<  
#NQx(C  
template < int Order > -~&T0dt~  
class holder; XWBTBL  
template <> 4[ =C,5r  
class holder < 1 > ^%}PRl9  
  { G(MLq"R6U  
public : I0}G, q  
template < typename T > l vfplA  
  struct result_1 f<*-;  
  { xGt>X77  
  typedef T & result; 8RU91H8fE  
} ; 7>xfQ  
template < typename T1, typename T2 > }/M`G]wT#  
  struct result_2 ?Y_!Fr3V  
  { lh*!f$2 ~  
  typedef T1 & result; "1ov<  
} ; c>L#(D\\  
template < typename T > ^d!I{ y#  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const #oxP,LR  
  { "eR-(c1  
  return (T & )r; !t|2&R$IQ  
} Mby V_A`r_  
template < typename T1, typename T2 > zC>zkFT>H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const m " c6^)U  
  { HKG8X="  
  return (T1 & )r1; ant#bDb/  
} d%Nx/DS)  
} ; i} ?\K>BWq  
lcEUK  
template <> iKAqM{(  
class holder < 2 > FUs57 V  
  { -[ xbGSj{  
public : /gq\.+'{  
template < typename T > </23*n]  
  struct result_1 }Ih5`$   
  { 8W}rS v+  
  typedef T & result; Hzojv<c  
} ; IS%e5  
template < typename T1, typename T2 > y{J7^o(_~  
  struct result_2 IZ9* '0Z  
  { jYnP)xX;  
  typedef T2 & result; EL;OYW(  
} ; ]vZ}4Xno  
template < typename T > M nDa ag  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const DUyUA'*4n|  
  { ]RTK:%  
  return (T & )r; z_A34@a  
} `k~w 14~w  
template < typename T1, typename T2 > DXx),?s>  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const nv%0EAa#}  
  { LqoH]AcN  
  return (T2 & )r2;  h3z9}'  
} *M+CA_I(  
} ; oZ!+._9  
eNFZD1mS  
qHC/)M#L  
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> >。 s5u  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: 0l~z0pvT  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: i z dJ,8  
ms/Q-  
return l(i, j) = r(i, j); %^(} fu  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) Ls{]ohP  
s Vg89I&  
  return ( int & )i; SaiYdJ  
  return ( int & )j; @S?D}myD  
最后执行i = j; G[\3)@I  
可见,参数被正确的选择了。 GFgh{'|  
q.v_?X<_  
>on' y+  
q]OgT4ly  
8t1,_,2'  
八. 中期总结 iS}~e{TP/  
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: og8"#%  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 +3o 4KB}  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 7` IO mTk  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor bC%}1wwh  
bVYsPS  
<<+Hs/ ]  
bXK$H=S Bz  
2hE+Om^n  
A&=`?4>  
九. 简化 onF?;>[  
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。 TPWqiA?3Cp  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 `(pe#Xxn  
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: H?)?(t7@  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 4zx_L8#Z  
  +-*/&|^等 8AIAv_ g  
2. 返回引用。 m'5rzZP  
  =,各种复合赋值等 <R8!fc{`  
3. 返回固定类型。 Df=zrs["  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) A3zO&4f ]  
4. 原样返回。 `sJv?  
  operator, n^k Uu2g|  
5. 返回解引用的类型。 o3>D~9  
  operator*(单目) CUa`#  
6. 返回地址。 6cbIs_ g  
  operator&(单目) a~O](/+p;  
7. 下表访问返回类型。 $d%NFc&  
  operator[] gclw>((5  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 `zMR?F`  
  operator<<和operator>> za [;d4<}k  
Rb_+C  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ?8R  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: A.(xa+z?  
r_e]sOCb  
template < typename Left > F=8gtk|U  
struct value_return 5'"l0EuD  
  { L_ 2R3 w  
template < typename T > ~VaO,8&+L  
  struct result_1 J7s\  
  { b'TkYa^  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; 5.FAuzz  
} ; {^SHIL  
eHH qm^1z  
template < typename T1, typename T2 > (vr v-4  
  struct result_2 6;hZHe'W  
  { +B-;.]L T  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type;  \%/zf  
} ; 6'QlC+E  
} ; j[\aGS7u  
s14;\  
1[H1l;  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait EPL"H:o5%<  
(X}Q'm$n\h  
下面我们来剥离functor中的operator() .GNl31f0  
首先operator里面的代码全是下面的形式: _U/CG<n  
rc)vVv  
return l(t) op r(t) !nyUAZ9 :  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) iXFN|ml  
return op l(t) 7P7d[KP<  
return op l(t1, t2) %eLf6|1x  
return l(t) op ">NPp\t>/Z  
return l(t1, t2) op zHW}A `Rz  
return l(t)[r(t)] 8cv[|`<  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] DJ<F8-sb2r  
0FEn& \2<  
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: Wf!<Qot|R#  
单目: return f(l(t), r(t)); d@,3P)?  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); LwS>jNJx  
双目: return f(l(t)); M>"J5yqR  
return f(l(t1, t2)); #\r5Q>  
下面就是f的实现,以operator/为例 XoqmT/P  
?^W`7HF%0  
struct meta_divide u!K5jqP  
  { =K\.YKT  
template < typename T1, typename T2 > >)`V $x  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) ejI nJ  
  { O^yD b  
  return t1 / t2; 0xe*\CAo  
} kmfxk/F}  
} ; 5Bog\mS  
QR]61v:`  
这个工作可以让宏来做: @F%_{6h  
!BikqTM  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ + c"$-Jr  
template < typename T1, typename T2 > \ }_"<2|~_  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; l Vc':,z  
以后可以直接用 Z=\wI:TY1  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) @8qo(7<~Q  
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 IL2OVLX  
(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。。。) t+`>zux5(T  
@2Ca]2,4  
]^ "BLbDZ@  
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 -Rz%<`  
biw2 f~V  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > A~7q=-  
class unary_op : public Rettype 0-a[[hL?  
  { 3a\.s9A "  
    Left l; z Qhc V  
public : q&N1| f7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} Q]oCzSi  
Oe:_B/l  
template < typename T > f))'8  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C.}Vm};M  
      { }|!9aojr  
      return FuncType::execute(l(t)); _ZU.;0  
    } #+]-}v3  
Af%#&r7W  
    template < typename T1, typename T2 > 8m poY.E4!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Z>+Tzvfud  
      { I3$/ #  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); C~#ndl Ij  
    } :ncR7:Z  
} ;  y+.E}  
yJ!x`RD),w  
1ZK~i  
同样还可以申明一个binary_op BPkqC>w  
`lA[-x~  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Xs7xZ$  
class binary_op : public Rettype l9up?opq  
  { FY6!)/P0I7  
    Left l; >s+TD4OfY  
Right r; xIh,UW#  
public : T nG=X:+=  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} KeiPo KhZi  
cw)'vAE  
template < typename T > ubvXpK:.  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const C-6m[W8S  
      { \C(dWs  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 6EeK5XLf,  
    } tQ > IJ  
FaUc"J  
    template < typename T1, typename T2 > :0)nL  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7w]NG`7  
      { -w#Hy>E  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ?c!W*`yP  
    } $NG|z0  
} ; tf+5@Zf]4  
+W-,74A  
IFg(Ze~  
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 Mm'q4DV^  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Jm(sx'qPx  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) .]\+JTm  
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。 YPY'[j(p`n  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! _g#v*7o2@  
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。。。 etHkyF  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 A_vf3 *q  
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) NtnKS@Ht  
下面是修改过的unary_op XK 09x1r  
z8"(Yy7m  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > aC#8%Spj  
class unary_op DKGZm<G>  
  { H LnizE  
Left l; (2vf <x  
  lx!9KQAM*  
public : cqyrao3;  
)(&WhZc Z  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} yj+HU5L4  
~>( N<:N  
template < typename T > 8a SH0dX  
  struct result_1 vid(^2+  
  { kj4t![o+  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; EFYyr f@  
} ; 4}\Dr %US  
zwyK \j  
template < typename T1, typename T2 > B- VhUS  
  struct result_2 qAF.i^  
  { gqi|k6V/  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; MSMgaw?  
} ; [sT}hYh+  
 h'_@  
template < typename T1, typename T2 > 1tNmiAu  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const HYkZMVH{  
  { -'9sn/  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); ZrA OX'>u9  
} i1kTP9  
j cT  
template < typename T > CA PP Oh  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @9wug!,  
  { $M(ZKS3,j  
  return OpClass::execute(lt(t)); R3dCw:\O+Z  
} JN Ur?+g  
k^ZcgHHgb  
} ; nd 5w|83  
B[I a8t  
e{dYLQd  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug )|`# BC  
好啦,现在才真正完美了。 > ,v,4,c  
现在在picker里面就可以这么添加了: -X6[qLq  
l{7q(  
template < typename Right > F5#P{ zk|  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 9Fkzt=(E~  
  { :&/b}b!)AX  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); UUF;Q0X  
} iw$n*1M  
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。 -0{"QhdE%  
j(;o   
_qPd)V6yb  
^j1WF[GiSO  
lR9~LNK?  
十. bind 5ecAev^1-  
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。 TZ]D6.mD  
先来分析一下一段例子 }4; \sY  
.<!Jhf$  
Ba9le|c5  
int foo( int x, int y) { return x - y;} .-6B6IEI_"  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 Zu$30&U  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 j;|rI`67~  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 f~LM-7!zf}  
我们来写个简单的。 z}" Xt=G?  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: &mM[q 'V  
对于函数对象类的版本: 2[Ja|W\If  
km]RrjRp  
template < typename Func > k3/V$*i,1b  
struct functor_trait {bSi3oI  
  { B[]v[q<  
typedef typename Func::result_type result_type; ?G#T6$E8  
} ; lP!`lhc-^  
对于无参数函数的版本: Dm"@59x  
*W#_W]Tu  
template < typename Ret > >q:0w{.TU  
struct functor_trait < Ret ( * )() > RK*ZlD<  
  { dh~+0FZ{A  
typedef Ret result_type; W* XG9  
} ; d +]Gw  
对于单参数函数的版本: 8mCL3F  
~ [por  
template < typename Ret, typename V1 > er0hf2N]  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > 5F8sigr/h  
  { bOi`JJ^   
typedef Ret result_type; {!B^nCSL  
} ; J(\]39y  
对于双参数函数的版本: m|RA@sY%`  
p.gaw16}>  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > "v"w ER?  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 483BrFV  
  { kO]],Vy`  
typedef Ret result_type; BJM_kKH  
} ; LV:`si K  
等等。。。 }#[MV+D  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy 7yU<!p?(  
PLi[T4u  
template < typename Func > nJ.<yrzi  
struct func_return %CxrXU  
  { uKI2KWU?2  
template < typename T > 6QCU:2IiL  
  struct result_1 BCE} Er&  
  { i#@3\&{J>  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; PF,|Wzx  
} ; fNVNx~E  
O6LuFT .  
template < typename T1, typename T2 > #'qEm=%  
  struct result_2 50:$km\  
  { -!dL <  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; a!1\,.  
} ; !$:lv)y  
} ; '$]u?m  
PQmgv&!DP  
; 7`y##  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 _?M71>3$.  
s uT#k3  
template < typename Func, typename aPicker > ?#8s=t  
class binder_1 (f^K\7HM  
  { o;+J3\  
Func fn; MLL4nkO,`  
aPicker pk; A=7  [^I2  
public : 1!@KRV  
Zd/ACZ[  
template < typename T > cG|ihG5)  
  struct result_1 MYzyg  
  { ,&II4;F  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; hhTM-D1Ehs  
} ; I/ pv0  
K<HF!YU#I2  
template < typename T1, typename T2 > +H[G D!  
  struct result_2 s2*^ PG  
  { &ACM:&Ob  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; SArSi6vF  
} ; 5I!EsW$sY  
SBBDlr^P  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} w6k\po=  
{iGk~qN  
template < typename T > sLE@Cm]k  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const /dU-$}>ZI  
  { 69U[kW&  
  return fn(pk(t)); q M( n]{H  
} D8otU DB{  
template < typename T1, typename T2 > T@PtO "r  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >&0)d7Nu8m  
  { RO-ABFEi(  
  return fn(pk(t1, t2)); i-(^t1c  
} 6m_whGosi  
} ; %&L]k>n^  
7l"N%e  
Zh?1+Sz&  
一目了然不是么? . Q3GA0O  
最后实现bind i^[yGXtW  
,Db+c3  
6e1/h@p\7  
template < typename Func, typename aPicker > %4:tRF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) o|\0IG(\  
  { ?QGAiu0  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); T&_!AjH  
} C wKo'PAJ  
zG_e=   
2个以上参数的bind可以同理实现。 |fXwH>'sw  
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。 nu {bEp  
Is~bA_- ;  
十一. phoenix F&r+"O)^-R  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: J1I"H<}-6  
8iTX}$t\{  
for_each(v.begin(), v.end(), d($f8{~W  
( ;<Dou7=  
do_ $gsn@P>"  
[ $9v:(:!Bm  
  cout << _1 <<   " , " y6|&bJ @  
] T<*i($ [  
.while_( -- _1), ~Uw **PT3M  
cout << var( " \n " ) 6,j6,Q(67  
) ][8ZeM9&p  
); Xp <RG p7E  
wv>uT{g#  
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: ;H5H7ezV  
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 {K-]nh/  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 9Ny{2m=Ye  
那么我们就照着这个思路来实现吧: \~4uEk"]  
g:/l5~b  
`A5^D  
template < typename Cond, typename Actor > k,>sBk 8  
class do_while A~ugx~S0  
  { .YquOCc(  
Cond cd; \>NjeMuWU  
Actor act; "x&hBJ  
public : e-;$Iv  
template < typename T > 7<V(lX.{  
  struct result_1 Ic 4>kKh  
  { Zfyr& ]"  
  typedef int result_type; {s}@$rW  
} ; K8y/U(@|D  
=T$-idx1l  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ~c7}eTJd"  
/[YH  W]  
template < typename T > KQ<pQkhv  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,?;q$Xoi  
  { riqvv1Nce  
  do O/M\Q  
    { {l= !  
  act(t); a%>p"4WL  
  } Uv,_VS(  
  while (cd(t)); D'e'xU  
  return   0 ; *V(TNLIh;  
} LGq}wxq  
} ; EJP##eGx  
olzP=08aaV  
I^'kt[P'FZ  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). :&Xy#.un  
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。 CK1Xdyf_S  
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。 6y&d\_?Y  
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。 d_BO&k<+I  
下面就是产生这个functor的类: rt] @Z`w  
[nBlHI;&  
mT\!LpX  
template < typename Actor > TCJH^gDt  
class do_while_actor ckRWVw   
  { %RgCU$s[>  
Actor act; c;l d  
public : ?#^(QR|/  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} E!J;bX5  
4J*%$Vxv  
template < typename Cond > 5-O[(b2O  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; j;eR9jI$T  
} ; AZcW f8  
T'2(sHk  
3X,9K23T  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 H)1< ;{:  
最后,是那个do_ xfw)0S  
RWf4Wh?d  
('!90  
class do_while_invoker &G?b|Tb2  
  { ?1 $.^  
public : @qH{;  
template < typename Actor > H"f%\'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const +.MHI   
  { . Rxz;-VA  
  return do_while_actor < Actor > (act); FCU~*c8Cs  
} f,z_|e  
} do_; }./__gJ  
9/ R|\  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Qy |*[  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 :WejY`}H%  
最后来说说怎么处理break和continue :i+Tf~k{  
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。 Kr`Cr5v  
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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