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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda cZe'!CQS  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 V~T`&  
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, 0L:V#y-*  
<mZrR3v'D  
F_nZvv[H?  
z1f^p7$M?  
  class filler mQJ4;BJw  
  { \D,M2vC~G  
public : CF|moc:;  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} j|[(*i%7|  
} ; (Ffb&GL  
hdd>&?p3  
/M^V 2=  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: h L]8e>a?  
MSZ!W(7,<  
6z#lN>Y-`  
pbDw Lo]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); F0&~ ?2nG  
2{t)DUs  
aKv[  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 4}Q O!(  
_0,"vFdj  
A\".t=+7  
8jy-z"jc  
二. 战前分析 zmf"I[)  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 ybZ}  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 \!^i;1h0c3  
cMDRWh  
IQ3n@  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); umQi  
  /* --------------------------------------------- */ bh6d./  
vector < int *> vp( 10 ); yp=|7  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); hPa n  
/* --------------------------------------------- */ LZ~2=Y< U(  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); [ njx7d  
/* --------------------------------------------- */ .Y!;xB/  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); y7/PDB\he  
  /* --------------------------------------------- */ 'pan9PW  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); n`%2Mj c  
/* --------------------------------------------- */ <tFSF%vG=  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); |~SE"  
!:(C"}5wM  
 bRNK.[|  
bA}Z0a  
看了之后,我们可以思考一些问题: %yiD~&  
1._1, _2是什么? oEJaH  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 cVp[ Z#B  
2._1 = 1是在做什么? }2l O _i}L  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 *=Doe2(!C  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 [|4}~UV  
UP\C"\  
Yp*,Jp1  
三. 动工 ,j y<o+!  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: MY!q%  
X~lZOVmS  
czI{qi5N  
S?L#N  
template < typename T > IAf$]Fh  
class assignment RU0i#suiz  
  { .U9 R> #  
T value; F?z<xL@  
public : a9=>r  
assignment( const T & v) : value(v) {} *(G&B\  
template < typename T2 > d<x1*a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } 'w(y J  
} ; i'HPRY  
D*\v0=P'?  
}taLk@T  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 &|b4\uj9  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 1Dq<{;rWb  
,h^r:g  
+3;Ody"59  
9@n diu[  
  class holder DzC Df@TB"  
  { Lz@$3(2  
public : w9f _b3  
template < typename T > GRT] aw  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const @4drjT  
  { T~Ly^|Ihz  
  return assignment < T > (t); r?p[3JJ;mG  
} gO='A(Y  
} ; r<c #nD~K  
ZjD)? 4  
T|;@ T^  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: 4(=kE>n}  
IkDiT63]I  
  static holder _1; x7dEo%j  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 /[ K_ &  
zrRFn `B  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); nBz`q+V  
而不用手动写一个函数对象。 *%!M4&  
NF+<#*1  
(}smW_ `5  
A&zS'toU  
四. 问题分析 M:|8]y@  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 '\"G{jU@  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ?Go!j?#a  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 Bz /@c)  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 E.`6oX\L|  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 WOX}Sw"  
#HAC*n  
五. 问题1:一致性 9b"MQ[B4#a  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| h|bT)!|  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 8(f:U@BS  
lnh+a7a)  
struct holder ?9mkRd}c  
  { 4)kG-[#  
  // C <B<o[:H  
  template < typename T > v^N`IJq  
T &   operator ()( const T & r) const sOBu7!G%  
  { MS3=~*+  
  return (T & )r; " 6CMA 0R  
} uw AwWgl  
} ; <a( }kk}  
D`yEwpV^  
这样的话assignment也必须相应改动: Y32 "N[yw  
W!T"m)S  
template < typename Left, typename Right > lg$zGa?  
class assignment -WJ?:?'  
  { "=1;0uy]  
Left l; p H@]Y+W  
Right r; \ZI'|Ad  
public : -0C@hM,wm  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} HKDID[d0  
template < typename T2 > %NHkDa!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } BlA[T%  
} ; V  ~@^`Gd  
)%d*3\Tsd  
同时,holder的operator=也需要改动: Oz: *LZ  
2c5-)Dt)T  
template < typename T > vy9 w$ls  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const %McE` 155  
  { r!PpUwod  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); v\tEVhm  
} iB[~U3  
n+;6=1d7ZW  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 s$D ^>0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 ;r[@v347  
9h4({EE2t  
return l(rhs) = r; `-h8vj5uG  
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。 o1cErI&q"  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: wMqX)}>  
f y:,_#  
template < typename Tp > Eow_&#WW;P  
class constant_t UcOk3{(z$q  
  { %h?x!,q Y  
  const Tp t; ,I1 RV  
public : u_(VEfs4  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} eIRLNxt+v  
template < typename T > .qMOGbd?  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const aT>'.*\]  
  { 'u4<BQVV[  
  return t; n8*;lK8  
} ho##Z*O  
} ; $,+O9Et  
)OiT{-m  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 35E_W>n  
下面就可以修改holder的operator=了 h%}/Cmx[  
n2)q}_d  
template < typename T > &l3iV88  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Ag{iq(X  
  { +qh[N@F  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); _?OW0x4  
} 9E>xIJ@J2T  
~//fN}~R  
同时也要修改assignment的operator()  =-IbS}3  
T:5fc2Ngv  
template < typename T2 > q Y#n'&  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } tmQH|'>>  
现在代码看起来就很一致了。 /YZr~|65  
-$\+' \  
六. 问题2:链式操作 WZ.@UN,  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 "?V0$-DR  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 spt6]"Ni  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 Ney/[3 A  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 q@[Qj Gj@  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ^s|6vd;PD=  
V5UF3'3;}  
template < typename T > L*YynF  
struct result_1 zd @m~V  
  { 9I}-[|`u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; etTn_v  
} ;  R}O_[  
x[a<mk  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: L7dd(^  
ZrsBm_Rx  
template < typename T > !@}wDt  
struct   ref MF5[lK9e  
  {  |y(Q  
typedef T & reference; &5yV xL:  
} ;  # 1OOU  
template < typename T > bbE!qk;hEP  
struct   ref < T &> As'=tIro  
  { nAv#?1cjz  
typedef T & reference; 5>[u `  
} ; sB7# ~p A  
N sXHO  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 32&;`]C  
4K\G16'$v  
template < typename T > OCe!.`  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const yDzc<p\`  
  { '=b/6@&  
  return l(t) = r(t); HiZ*+T.B  
} d3\qKL!~  
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。 T&6l$1J  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 eA2@Nkw~)  
"\w 7q  
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 v[1aW v:  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: C5o#i*|  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 (A9Fhun  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 d; boIP`M;  
最后的布局是: @>,^":`#  
                Add m*&]!mM"0G  
              /   \ :CG`t?N9M  
            Divide   5 e"{{ TcNk  
            /   \ 'DP1,7  
          _1     3 .*OdqLz  
似乎一切都解决了?不。 M?1Y,5  
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。 +%<(E  
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。 'j#*6xD  
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: 8\&X2[oAD  
+}Dw3;W}m  
template < typename Right > Cio 1E-4  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const J!dm-L  
Right & rt) const G#ZH.24Y  
  { _>&X\`D   
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); {'7B6  
} I9|mG'  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 zu_8># i-  
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。 BtkOnbz8X  
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。 R`NYEptJ  
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。 &GpRI(OB/+  
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。 X8Bd3-B  
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? p $S*dr  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: l!D}3jD  
d[iQ` YW5  
template < class Action > zO-z%y  
class picker : public Action ` 'DmDg  
  { 5%Y3 Kwyy  
public : 7`*h2 mgY  
picker( const Action & act) : Action(act) {} R$R *'l  
  // all the operator overloaded j\eI0b @*  
} ; ^um<bWNc  
owVX*&b{  
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。 x+\`gK5  
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: A#e%^{q$  
M H|Og84  
template < typename Right > k R?qb6  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ki;*u_4{  
  { ^ gdaa>L  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); /!0={G  
} /p/]t,-j2  
_P!m%34|  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > tR# OjkvX  
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。 lov!o: dJ  
 eb ?x9h  
template < typename T >   struct picker_maker _qF+tm  
  { oh4E7yN  
typedef picker < constant_t < T >   > result; (^ J I%>  
} ; 0 j^Kgx  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > n*h)'8`Ut  
  { d9k0F OR1  
typedef picker < T > result; kXViWOXU^  
} ; 0Fq} N  
~]sc^[  
下面总的结构就有了: `~cqAs}6]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。 9[#pIPxNK  
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。 W<'m:dq  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 b]e"1Y)D-  
至此链式操作完美实现。 \<bx [,?  
sWhZby7  
oe^I  
七. 问题3 <3n Mx^  
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。 [DuttFX^x  
28-RC>,@}  
template < typename T1, typename T2 > 1Yq!~8  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const `Gs9Xmc|  
  {  8$=n j  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); j;zM{qu_  
} {FI&^39 F$  
Y/F6\oh  
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: J4hL_iCQ  
R*, MfV  
template < typename T1, typename T2 > poE0{HOU  
struct result_2 RbB.q p  
  { aj='b.2)  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; cZ,b?I"Q%  
} ; H_7/%noS5  
G/E+L-N#`  
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? {p2!|A&a  
这个差事就留给了holder自己。 g _9C*  
    X0HZH?V+  
D\v+wp.  
template < int Order > Z-%\ <zT  
class holder; 8S TvCH"Z_  
template <> #\{l"-  
class holder < 1 > 'ms-*c&  
  { VD*6g%p  
public : zpn9,,~u  
template < typename T > yZY\MB/  
  struct result_1 gjyYCjF  
  { kt#fMd$  
  typedef T & result; K-)] 1BG  
} ; ),%%$G\  
template < typename T1, typename T2 > tAd%#:K  
  struct result_2 h8q[1"a:  
  { 5vQHhwO50k  
  typedef T1 & result; au(D66VO  
} ; Z?q] bSIT  
template < typename T > +HpA:]#Y  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Vr)S{k-Q  
  { /KaZH R.  
  return (T & )r; J[|y:N  
} /{J4:N'B>  
template < typename T1, typename T2 > z|J_b"u4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const *8A  
  { }0*@fO  
  return (T1 & )r1; Tk[ $5u*,  
} M] %?>G  
} ; $99n&t$Y  
}"H,h)T  
template <> C==hox7b  
class holder < 2 > C 82omL  
  { 3ZPWze6  
public : < NY^M!  
template < typename T > fplow  
  struct result_1 s\(k<Ks  
  { 1-uxC^u?|#  
  typedef T & result; -7[@R;FS  
} ; eKgBy8tNS0  
template < typename T1, typename T2 > *;slV3  
  struct result_2 Rok7n1gW  
  { Jt<_zn_FG  
  typedef T2 & result; 2wg5#i  
} ; CsR$c,8X.  
template < typename T > {]!mrAjD  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8 >EWKI9  
  { M)+H{5bt  
  return (T & )r; =ho}oL,ZO  
} t|\%VC  
template < typename T1, typename T2 > ek\ xx  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const HZB>{O  
  { ~H_/zK6e  
  return (T2 & )r2; #Y`~(K47  
} 3S@7]Pg  
} ; ~ 'cmSiz-  
c|y(2K)o[=  
(Z q/  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 "Yv_B3p   
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: iC32nY?  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: wu!59pL  
L#?Ek-  
return l(i, j) = r(i, j); Yui3+}Ms  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) wE>\7a*P%  
[A~xy'T  
  return ( int & )i; %P/Jq#FE .  
  return ( int & )j; TDKki(o=~  
最后执行i = j; G@\1E+Ip  
可见,参数被正确的选择了。 ]=I@1B;_m  
(O?.)jEW(.  
z&)A,ryW0  
29"'K.r  
&K.d'$q  
八. 中期总结 w~A{(- dx  
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: Q#X8u-~  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 X6X $Pve  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 |Q6.299  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ;>yxNGV`  
7M!I8C0!aO  
)JLdO*H  
7 :xfPx  
n8 i] z  
0/MtYIYk  
九. 简化 w^|*m/h|@u  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 xb~yM%*c  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 _x'6]f{n  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: mbxZL<ua  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 BC#C9|n  
  +-*/&|^等 4#xDgxg\f  
2. 返回引用。 f!uwzHA`?  
  =,各种复合赋值等 m)t;9J5  
3. 返回固定类型。 p!7FpxZY  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) m@2QnA[ 4  
4. 原样返回。 Oi'5ytsES  
  operator, nbD*x|  
5. 返回解引用的类型。 mb TEp*H  
  operator*(单目) QL&ZjSN  
6. 返回地址。 Ys!82M$g  
  operator&(单目) %COX7gV  
7. 下表访问返回类型。 wr/"yQA]  
  operator[] RQ'9m^  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 N=5a54!/  
  operator<<和operator>> t;}|tgC  
{j?FNOJn  
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。 %9F([K  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: KE5kOU;  
'4+ ur`  
template < typename Left > p Z|V 3  
struct value_return @]%IK(|  
  { !*d I|k  
template < typename T > Eex~xiiV  
  struct result_1 ? r "{}%  
  { mP~QWx![N  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; eCDev}  
} ; 7hD>As7`/  
1QcNp (MO  
template < typename T1, typename T2 > X; \+<LE  
  struct result_2 A@!qv#'  
  { [2!w_Iw'  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; u^ +7hkk  
} ; bQg:zww  
} ; y*jp79G  
!21FR*  
PB\(=  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait Db}j?ik/  
_lJ!R:*  
下面我们来剥离functor中的operator() r"gJX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 0y'H~(  
wj$<t'MN  
return l(t) op r(t) v!-/&}W)1  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) B:yGS*.tu  
return op l(t) D(@S+r_ota  
return op l(t1, t2) O'p9u@kc  
return l(t) op E1aHKjLQ  
return l(t1, t2) op ?|\ER#z  
return l(t)[r(t)] ]KKS"0a  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 5FPM`hLT  
~OYiq}g  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: Af~$TyX  
单目: return f(l(t), r(t));  twHVv  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); A7Cm5>Y_S  
双目: return f(l(t)); $u6"*|  
return f(l(t1, t2)); Wq D4YGN  
下面就是f的实现,以operator/为例 T@H ^BGs  
Z!a =dnwHz  
struct meta_divide T[w]o}>cW  
  { GE:vp>>}`  
template < typename T1, typename T2 > P+ 3G~Sr  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) 13$%,q)  
  { )Yh+c=6 ?  
  return t1 / t2; ) yi E@ X  
} z3{G9Np  
} ; HYD'.uj  
T$)^gHS  
这个工作可以让宏来做: kUL' 1!j7  
8rAg \H3E  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 3V+] 9;  
template < typename T1, typename T2 > \ z}77Eh<  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; Hp|kQJ[LE  
以后可以直接用 ;0]aq0_#(  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) 60^`JVGWH  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 ;RZ )  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) 4B8 oO  
wQ:)KjhHH  
PV.X z0@R  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 nK1Slg#U  
1SQ3-WU s  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > wyH[x!QX  
class unary_op : public Rettype ih-#5M@  
  { F$y$'Rzu_B  
    Left l; ch*8B(:  
public : Y Vt% 0  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} \i>?q   
ol\Utq,  
template < typename T > Ko| d+  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const `z}?"BW|  
      { JMCKcZ%N  
      return FuncType::execute(l(t)); '&P%C" 5  
    } @Z_x.Y6  
}`@vF|2L  
    template < typename T1, typename T2 > ^`i#$  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const (q/e1L-S  
      { X;+sUj8  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); dM.f]-g  
    }  \{_q.;}  
} ; Qab>|eSm  
RXMISt3+{y  
Gq)]s'r2  
同样还可以申明一个binary_op l ~"^7H?4e  
OU\~::  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > )N{Pw$l_  
class binary_op : public Rettype 5+4IN5o]=  
  { -vo})lO  
    Left l; G6Axs1a  
Right r; UkwP  
public : Rxt^v+ ,$  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} f].h^ ~.q  
Lz}OwKl  
template < typename T > BGZ#wru  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const (*9$`!wS  
      { c% -Tem'#  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); #b}Z`u?@  
    } H\"sgoJ  
|)th1 UH  
    template < typename T1, typename T2 > wYXQlxdy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const .&iawz  
      { bTNgjc  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Jl8H|<g~/  
    } dh\'<|\K  
} ;  `,*3[  
se2!N:|R!G  
&ee~p&S,>  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 <]t%8GB2V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9Q^r O26+  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) ,5p(T_V/  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。  :A_@,Q  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q~]uC2Mw  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 2DDtu[}  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 ;u ({\K  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 9MJG;+B~  
下面是修改过的unary_op epe)a  
/)>3Nq4Zx  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > <?.&^|kS  
class unary_op ?pmHFlx  
  { B)g[3gQ  
Left l; z (wc0I  
  1W LXM^ 4  
public : 7hcYD!DS  
2 c{34:  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 20h, ^  
9G5rcYi  
template < typename T > (NU NHxi5B  
  struct result_1 L|7R9+ZG  
  { `i*E~'  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; |v%YQ R  
} ; 3z?> j]  
19)i*\+  
template < typename T1, typename T2 > D_*WYV  
  struct result_2 "Ac-tzhE  
  { I"<\<^B<  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; \V8PhO;j  
} ; Qd$nH8EDY  
}2.`N%[  
template < typename T1, typename T2 > ,!y$qVg'\f  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const sIGMA$EK  
  { ?P`K7  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); )9`qG:b'  
} $|@@Qk/T  
5x4yyb'  
template < typename T > '9J/T57]e  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )23H1  
  { .}TZxla0Zr  
  return OpClass::execute(lt(t)); 6j]0R*B7`Q  
} om z  
3$>1FoSk  
} ; 9IfmW^0  
|&)dh<  
Yu^4VXp~M%  
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 *H2r@)Y[~  
好啦,现在才真正完美了。 6}Ci>_i4#  
现在在picker里面就可以这么添加了: 051 E6-  
+.FEq*V  
template < typename Right > WO>nIo5Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const A[{yCn`tM  
  { h]}wp;Z  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); {]@= ijjf  
} mL{6L?  
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。 O;jrCB  
O-hAFKx  
Z0", !6nS  
 SRDp*  
0znR0%~  
十. bind Ka V8[|Gn,  
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。 Y)2,PES=  
先来分析一下一段例子 AH7}/Rc  
2-EIE4ds  
rw JIx|(  
int foo( int x, int y) { return x - y;} bwMm#f  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 <<5(0#y#  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 2uW; xfeY  
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。 3bH'H*2  
我们来写个简单的。 qfm|@v|De5  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: ?NsW|w_  
对于函数对象类的版本: vXZOy%$o  
%l[( Iw  
template < typename Func > +\ .Lp 5  
struct functor_trait U!\.]jfS  
  { n;Vs_u/Nx  
typedef typename Func::result_type result_type; Kis"L(C  
} ; &}B|"s[  
对于无参数函数的版本: Lnl=.z`jK  
ENs&RZ;  
template < typename Ret > hhc,uJ">!  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;iL#7NG-R  
  { YUy0!`!`  
typedef Ret result_type; /@TF5]Ri  
} ; <R=Zs[9M1  
对于单参数函数的版本: R!gEwTk  
h J)h\  
template < typename Ret, typename V1 > >!1-lfa8  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > i$ 6ypuc  
  { -X2Buz8  
typedef Ret result_type; M!D3}JRm  
} ; 1^JS Dd  
对于双参数函数的版本: R8Fv{7]c  
'e'cb>GnA  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Cj lk  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ;+ hH  
  { u <v7;dF|s  
typedef Ret result_type; 6A+nS=  
} ; ')<hON44EX  
等等。。。 MeZf*' J  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy P8/0H(,  
z[qDkL  
template < typename Func > {8bSB.?R  
struct func_return v O_*yh1  
  { Y\g3h M  
template < typename T > tJ$_lk ~6q  
  struct result_1 8P&:_T!  
  { Fd9 [pU  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; N6i Q8P -  
} ; LG#t<5y~  
)oPBa  
template < typename T1, typename T2 > ]Gq !`O1  
  struct result_2 88wa7i*  
  { Ao&"r[oJSv  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; AFE~ v\Gz  
} ; T</F 0su|  
} ; %:* YO;dw'  
O)r4?<Q  
28d'7El$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 =]0&i]z[.  
> /caXvS  
template < typename Func, typename aPicker > xdkZdx>N  
class binder_1 z*% q@]ym  
  { -m~#Bq  
Func fn; D2~*&'4y  
aPicker pk; L) T (<  
public : &6nWzF  
u.xnOcOH!  
template < typename T > 'm kLCS  
  struct result_1 .U]-j\  
  { v):Or'$~M  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; I51@QJX  
} ; r3UUlR/Do  
.;y.]Z/;  
template < typename T1, typename T2 > aD<A.Lhy  
  struct result_2 e8>})  
  { /wQy17g  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; O@T9x$  
} ; X[-xowE-  
XO>KZV7)  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} .9/ hHCp  
Avge eJi  
template < typename T > 1*P~!2h  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *<$*"p  
  { !hA-_  
  return fn(pk(t)); J|W<;  
} e@L=LW>  
template < typename T1, typename T2 > GL>O4S<`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const m<<+  
  { Rn I&8  
  return fn(pk(t1, t2)); //<nr\oP  
} Q_X.rUL0w  
} ; "#oHYz3D  
;Q*or2"!  
}YNR"X9*)/  
一目了然不是么? !~D}/Q;#}\  
最后实现bind 4X |(5q?  
ssxzC4m  
*P2S6z2  
template < typename Func, typename aPicker > \EtQ5T*u  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) PFne+T!2F  
  { #& Rw&  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); {U m)15K  
} YccH+[X;  
#[~pD:qqM  
2个以上参数的bind可以同理实现。 T<p !5`B1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 ?ztkE62t  
~%=MpQ3  
十一. phoenix =U|.^5sa#  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: IrhA+)pdse  
[8,yF D_U  
for_each(v.begin(), v.end(), )ZqTwEr@[  
( HbA kZP  
do_ *b/` Ya4  
[ _FVcx7l!u  
  cout << _1 <<   " , " X4E%2-m@'  
] V(6Z3g  
.while_( -- _1), DSk/q-'u  
cout << var( " \n " ) YSh+pr  
) E}p&2P+MR  
); C=It* j55  
\$\ENQ;Nk  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: ahOMCZF|  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor `~Zs0  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 U`d5vEhT  
那么我们就照着这个思路来实现吧: v` 7RCg`  
 L0@SCt  
VG5+CU  
template < typename Cond, typename Actor > `[)YEg s  
class do_while m~u5kbHOi=  
  { 2.zsCu4lj.  
Cond cd; 4V==7p x(  
Actor act; "a"]o  
public : ;\Y& ce  
template < typename T > 5sJJGv#6  
  struct result_1 ( ?{MEwHG  
  { }mdAM6  
  typedef int result_type; FPI;Jx6W'  
} ; _/!y)&4"  
YmgLzGk`  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} :1^R9yWA4  
Y2SJ7  
template < typename T > 3G~@H>j  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const z3M6V}s4  
  { d'$T4yA  
  do g(J&m< I  
    { rZ^v?4Z\  
  act(t); ,o,I5>`  
  } #w-xBM @  
  while (cd(t)); uVDa^+=  
  return   0 ; oDYRQozo>  
} S.q].a  
} ; r*_ZJ*h[  
:WL'cJ9a  
.0O2Qqdg  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 69NQ]{1  
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。 I{ :(z3  
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。 sWblFvHqrU  
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。 [$"n^5_~  
下面就是产生这个functor的类: e `,ds~  
_Bp1co85MQ  
/ iV}HV0  
template < typename Actor > hq/k*;  
class do_while_actor ]U7KLUY>:  
  { _({A\}Q|  
Actor act; wqW 0v\  
public : e-*.Ca  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} 15o?{=b[  
e|D ;OM  
template < typename Cond > -O!Zxg5x  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Cp]"1%M,  
} ; 6 ]pX>Xho  
(%o2jroQ#  
1`9xIm*9w  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 BQ2wnGc  
最后,是那个do_ \Z/)Y;|mi0  
&o97u4xi  
AT)a :i  
class do_while_invoker 3^ ~KB'RZ  
  { CZt \JW+"  
public : \3jW~FV  
template < typename Actor > [ $T(WGF  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const yxq}QSb \3  
  { (?! ,p^  
  return do_while_actor < Actor > (act); .rJiyED?!  
} BEgV^\u  
} do_; f5==";eP  
w L^%w9q-  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? Q\,o :ZU_  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 Yl$SW;@  
最后来说说怎么处理break和continue $<|l 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。 `\6?WXk3T  
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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