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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda *$"gaXI  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^m /oDB-  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, =e}H'5?!  
"n: %E  
RKa}$ 7  
:gB[O>'<m  
  class filler !TP@- X;  
  { J8"[6vId~  
public : LS5vW|]w  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} Qq@G\eRo  
} ; ` AkIK*  
]/!<PF  
S<L.c  
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: W?We6.%  
sz9G3artK&  
<97d[/7i  
:KKa4=5L  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); 3 AHY|  
|hO~X~P  
sT/c_^y  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 u1~9{"P*  
%\kOLE2`  
&tZG @  
ErT{(t7  
二. 战前分析 7-~Q5Kr.  
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。 .iQT5c  
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 -\y-qHgb/  
V=X:=  
; h`0ir4[A  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); qA:#iJ8w  
  /* --------------------------------------------- */ O0:)X)b  
vector < int *> vp( 10 ); ~-#yOu ,w  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); k`{@pt.  
/* --------------------------------------------- */ yCXrVN:`,  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); O$g_@B0E1  
/* --------------------------------------------- */ 6AP~]e 8  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ?6k}ii!c  
  /* --------------------------------------------- */ %"X-&1vV  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); (Si=m;g  
/* --------------------------------------------- */ o%4Gd~  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); t9_E$w^U  
z*a8sr  
?|1Mv1C?  
:qvI%1cP=  
看了之后,我们可以思考一些问题: Ka|eFprS  
1._1, _2是什么? jS!`2li?{  
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。 `' 153M]  
2._1 = 1是在做什么? s3 ;DG  
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。 e*  
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。 Qe'g3z>  
yfDAk46->6  
XG@`ZJhU6  
三. 动工 J@ L9p46,  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: S|zW^|YU  
<X_!x_x  
!~ZP{IXyo  
m,R Dr  
template < typename T > S\wW)Pv8  
class assignment ;c -3g]  
  { 1 Vy,&[c~"  
T value; &5%dhc4&!&  
public : cDrebU  
assignment( const T & v) : value(v) {} FkqQf8HB  
template < typename T2 > /_\#zC[  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } #n  
} ; ,WQ^tI=O  
=l9T7az  
&W6^6=E{g  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 F=)&98^v$_  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment j+8TlVur  
:+%Zh@u\  
>az;!7~cD  
O%f8I'u$  
  class holder [,~TaP}m  
  { UzKFf&-:;K  
public : .la&P,j_L  
template < typename T > MDRe(rF=  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const m9md|yS  
  { kJ(A,s|  
  return assignment < T > (t); 70B)|<$  
} k]rLjcB  
} ; CodSJ,  
;50_0Mv;(:  
.5Q:Xp  
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: *zWWmxcJa  
4.K'\S  
  static holder _1; a45 ss7  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ^# A.@  
~/IexQB&  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); m~],nl  
而不用手动写一个函数对象。 ?G08NR  
{^Pq\h;  
x3e]d$  
RiO="tX'  
四. 问题分析 gcJF`H/iNK  
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。 -@IL"U6  
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。 eX2<}'W<  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d'l$$%zJ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 Iia.k'N  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 CiL94Nkd9  
!RlC~^ -  
五. 问题1:一致性 (D{Ys'{q  
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?| 5M23/= N  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 cgj.e  
s(&;q4|  
struct holder #vf_D?^  
  { l #@&~f[  
  // z}.D" P+  
  template < typename T > cX At :m  
T &   operator ()( const T & r) const *C,N'M<u  
  { /.=r>a }l  
  return (T & )r; 2 [!Mx&^  
} &!y]:CC{  
} ; kDB iBNdB  
m]IysyFFK  
这样的话assignment也必须相应改动: !Zbesp KZ  
>sj bK%  
template < typename Left, typename Right > U&y`-@A4  
class assignment ,vG<*|pn  
  { :+ ,st&(E  
Left l; nDlO5 pe"d  
Right r; IbWPlbH  
public : vN{-?  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} EX?h0Uy  
template < typename T2 > ~2/{3m{3A  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } *+8%kn`c  
} ; i~&c|  
16@);Ot  
同时,holder的operator=也需要改动: "A]Y~iQ  
zfjTQMaxh  
template < typename T > 3ViM ?p  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 5#_tE<uM  
  { c6b0*!D"}  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); ZM~`Gd9K0E  
} C>*n9l[M~  
RI@*O6\/I  
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。 acOJ]]  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。  v_sm  
7aQcP  
return l(rhs) = r; 7nz!0I^   
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。 pIVq("&  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: BDpF }  
NygI67  
template < typename Tp > [F|+(}  
class constant_t <{019Oa  
  { fQQ |gwVki  
  const Tp t; *\LyNL(  
public : Y&,rTa  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} m{&w{3pQk  
template < typename T > -NDi5i\  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const $o^e:Y , a  
  { W@B7yP7Rz  
  return t; \>)f5 gV@  
} Sl.o,W^  
} ; Ko}2%4on  
:pd&dg!5  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 B <+K<,S  
下面就可以修改holder的operator=了 k!doIMj  
j??tmo  
template < typename T > cw+g z!!  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JIUtj7 HQ  
  { ~tNY"{OV#  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); A1Q +0  
} G+yL;G/  
lA{(8sKN  
同时也要修改assignment的operator() 8X~h?^Vz  
} gkP  
template < typename T2 > b%nkIPA  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } 9bEM#Hj  
现在代码看起来就很一致了。 |mj# 0  
+t>XxYScx  
六. 问题2:链式操作 b}%g}L D  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 0 [i+  
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。  5T/J%  
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。 y[:q"BB3  
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。 ny`(f,)u*  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct 99KVtgPm  
[EGx  
template < typename T > l<2oklo5  
struct result_1 @*_ZoO7{  
  { & zgPN8u  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; q2!'==h2i  
} ; .&chdVcxyS  
rB evVc![  
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|#n|~?YL  
d +xA:  
template < typename T > P Ey/k.  
struct   ref 1CiA 8  
  { bpMl =_  
typedef T & reference; M]B3vPA/v  
} ; W^(Iw%ek  
template < typename T > taCCw2s-8*  
struct   ref < T &> m %Y( O  
  { s$3`X(Pn  
typedef T & reference; l7Y8b`  
} ; i>"dBJh]b  
-,/3"}<^78  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 9>{t}I d  
<~O}6HQ#  
template < typename T > 3`rIV*&_{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const eKJ:?Lxv;  
  { M,JA;a, _  
  return l(t) = r(t); &gWiu9WbS  
} !u%9;>T7  
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。 Oc^m_U8>^  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 6oA~J]<  
1C'P)f28  
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 Wo2 v5-  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: &<=e_0zT  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 `A"Q3sf%  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 A: c]1  
最后的布局是: bpnv&EG  
                Add nF j-<!  
              /   \ -? Tz.y&  
            Divide   5 3]_qj*V  
            /   \ d|3o/@k  
          _1     3 +l.|kkZ?  
似乎一切都解决了?不。 ` #=fA  
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。 v D&Kae<  
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。 lJ'trYaq7  
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: a6qwL4  
.}~$1QKS  
template < typename Right > 08O7F  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 3/l\ <{  
Right & rt) const Uf^RLdoDn  
  { 77^ "xsa  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ~BtKd*~*  
} ,{pGP#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 " SLvUzO>q  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 `1$y(w]  
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。 k%^<}s@  
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 aEt  
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。 k}-]W@UCa?  
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? ]xI?,('_m  
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: PC[cHgSYU  
v#-E~;C cC  
template < class Action > @?Fx  
class picker : public Action ^ePsIl1E  
  { aSTFcz"  
public : Ny B&uf  
picker( const Action & act) : Action(act) {} y]J3h Ks  
  // all the operator overloaded RE*WM3QK~  
} ; o|+E+l9\  
)X~#n  
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。 ^aT;aP^l  
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: cP, ;Qbe  
fPOEVmj<  
template < typename Right > ||`qIElAW,  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const VOg/VGJ  
  { s><IykIi  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?LR"hZ>  
} o|0 '0P  
Vk WO}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > ]u;GNz}?  
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。 k3C"  
Pf{`/UlD  
template < typename T >   struct picker_maker u\:rY)V  
  { tnN'V  
typedef picker < constant_t < T >   > result; Tt`L(oF  
} ; yS+ (<  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > ^g-Fg>&M  
  { C(xqvK~p  
typedef picker < T > result; U%h7h`=F?  
} ; 70duk:Ri0  
qPqy4V. ;  
下面总的结构就有了: Uld_X\;Q4  
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。 9e-*JYF]C  
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。 u >81dO]H  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xJ N|w\&  
至此链式操作完美实现。 iwB8I^  
0Y[*lM-  
~Vwk:+):  
七. 问题3 #>@<n3rq  
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。 <Kh?Ad>N  
?_8%h`z  
template < typename T1, typename T2 > y-%nJD$  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Xm%iPrl D  
  { &|s+KP|d  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); &K+  
} 7Nd*,DV_  
Q^[e/U,  
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: FPvuzBJ  
1!X1wCT  
template < typename T1, typename T2 > .4I w=T_  
struct result_2 4=~ 9v  
  { >'eB2  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; Z+r%_|kZ  
} ; :jBZK=3F>  
Q@7l"8#[t  
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? 1]_?$)$T  
这个差事就留给了holder自己。 <"hb#Tn  
    C2CYIo k$&  
k& WS$R?u  
template < int Order > GSC{F#:z  
class holder; Fq vQk  
template <> ||yXp2  
class holder < 1 > R:]/{b4Uq  
  { *Kp}B}}J  
public : KbXbT  
template < typename T > -,FK{[h]ka  
  struct result_1 z Z@L4ZT  
  { Y||yzJdC  
  typedef T & result; dVPq%[J2  
} ; lr-12-D%-  
template < typename T1, typename T2 > N$C{f;xV  
  struct result_2 L[CU  
  { D8)O4bh  
  typedef T1 & result; fL(':W&n-  
} ; 5ze`IY  
template < typename T > P{"  WlJ  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const fEHh]%GT`  
  { &7$,<9.  
  return (T & )r; "kcpA#uD|  
} #.<*; rB  
template < typename T1, typename T2 > $dlnmNP+  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const gsLr=  
  { ov?.:M  
  return (T1 & )r1; "}0)YRz%  
} >]:N?[Y_~}  
} ; \Y51KB\  
ls[Ls  
template <> yB0jL:|a  
class holder < 2 > 's$A+8;L  
  { x1.3W j  
public : hq5NQi` %  
template < typename T > ;%BhhmR)[  
  struct result_1 ~!8%_J_  
  { _L?v6MTj  
  typedef T & result; b^uP^](J  
} ; >r;ABz/  
template < typename T1, typename T2 > I++W0wa.n  
  struct result_2 xIS\4]F?r  
  { z0T`5N G@  
  typedef T2 & result; @PT`CK}  
} ; qgwv=5|  
template < typename T > "V*kOb&'*Z  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8|w5QvCU?3  
  { jz{(q;  
  return (T & )r; xP8iz?6"V  
} (:_%kmu  
template < typename T1, typename T2 > ybD{4&ZE  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const l4iuu  
  { )$ ofl%+  
  return (T2 & )r2; aEcktg6h  
} i!CKA}",  
} ; mgJShn8]  
B0-4 ZT  
ML=hKwCA  
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> >。 9 eSN+q  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: Aivu%}_|  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: _ff=B  
a9yIV5_N  
return l(i, j) = r(i, j); BengRG[  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u3Zzu\{  
n%83jep9  
  return ( int & )i; E\{^0vNc  
  return ( int & )j; xDPQG`6  
最后执行i = j; wm); aWP  
可见,参数被正确的选择了。 s,eld@  
1$:{{%  
=?meO0]y  
DePV,.  
MILIu;[{#r  
八. 中期总结 y+K7WUwhq  
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: AzHIp^  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 P`\m9"7  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 ke3HK9P;  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor - XE79 fQ  
1_Dn?G^H  
7sQ]w   
/Nj:!! AN  
Q3B'-BZe  
o~i]W.SI(  
九. 简化 [47K7~9p  
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。 ^>,< *p  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 t x:rj6 -z  
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: +zFV~]b  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 , aRJ!AZ  
  +-*/&|^等 r*X}3t*  
2. 返回引用。 jOoIF/So  
  =,各种复合赋值等 "| .  +L  
3. 返回固定类型。 *=-__|t  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) WmT}t  
4. 原样返回。 MZUF! B  
  operator, pm'@2dT  
5. 返回解引用的类型。 s,UN'~e1  
  operator*(单目) l|@/?GaH  
6. 返回地址。 ;4-p upK~%  
  operator&(单目) 2x<Qt2"  
7. 下表访问返回类型。 BiHiVhD_  
  operator[] Rxvd+8FF  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Ft%TnEp  
  operator<<和operator>> $I}Hk^X  
xJ[k#?T'  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 88tFB  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ()@.;R.Z  
0[Xt,~  
template < typename Left > CX&yjT6`  
struct value_return /%J&/2Wz  
  { < "L){$  
template < typename T > ,? 0-=o  
  struct result_1 BNL8hK`D  
  { |xsV(jK8  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; /%ODJ1M  
} ; %!ER@&1f&  
0j a  
template < typename T1, typename T2 > ~uhyROO,G"  
  struct result_2 X/`#5<x  
  { :/yr(V{  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; a'_MhJzs  
} ; \p>]G[g  
} ; [#hl}q(P#  
4pfix1F g  
rj2r#{[  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait  Vq .!(x  
Kc JP^  
下面我们来剥离functor中的operator() c:?#zX  
首先operator里面的代码全是下面的形式: %vf2||a$BS  
Wvut)T  
return l(t) op r(t) 'K;4102\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) c{m ;"ZCFS  
return op l(t) gCk y(4  
return op l(t1, t2) eB<V%,%N#  
return l(t) op !OuTXa,I H  
return l(t1, t2) op ! kOl$!X4  
return l(t)[r(t)] ( l3UNP  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] n3l"L|W^(<  
I9:G9  
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: >?G|Yz*kEJ  
单目: return f(l(t), r(t)); e\d5SKY  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); [5RFQ!  
双目: return f(l(t)); E1l\~%A  
return f(l(t1, t2)); 4PO%qO  
下面就是f的实现,以operator/为例 sl^s9kx;C$  
%|D\j-~  
struct meta_divide &m%Pr  
  { L!8 -:)0b  
template < typename T1, typename T2 > (2O} B.6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) CD8JYiJ  
  { aiR|.opIb  
  return t1 / t2; Kbz7  
} 8CnI%_Su  
} ; @R'g@+{I  
9U}MXY0  
这个工作可以让宏来做: aCUV[CPw  
/,rF$5G,  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ ."!8B9 s  
template < typename T1, typename T2 > \ VJ6>3  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9aF..  
以后可以直接用 g6@NPQ  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~/|unV  
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 80s~ae;  
(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。。。) H4y1Hpa,  
So)KI_M  
o%4&1^ Vg  
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 m mJ)m  
XZep7d}  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > _A)_K;cz  
class unary_op : public Rettype d5sGkR`(  
  { l|ZzG4]+l  
    Left l; 9?}rpA`P  
public : Hz3 S^o7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} $@u^Jt, ?  
1VjeP *  
template < typename T > /SqFP L]  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const M|Dwk3#  
      { DX%8. @  
      return FuncType::execute(l(t)); S,`Sq8H  
    } uZ0 $s$  
SRG!G]?-  
    template < typename T1, typename T2 > St3(1mApl  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const W kDn  
      { j6R{  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); 6t7;}t]t  
    } >+; b>  
} ; pZ_FVID  
(!>g8=`"  
!aW*dD61  
同样还可以申明一个binary_op %8} ksl07  
Z z; <P  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {Jw<<<G  
class binary_op : public Rettype W &0@&U  
  { Z '>eT)  
    Left l; G%p!os\>  
Right r; G8(i).Q  
public : d WB8  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} [BZ(p  
T24#gF~  
template < typename T > .z-^Ga*  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @rK>yPhf  
      { C>\!'^u1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); $p6Xa;j$9  
    } 2p3u6\y  
Pu%>j'A  
    template < typename T1, typename T2 > ~g4rGz  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >e$^# \D  
      { SG|i/K|7  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); yz2oS|0'  
    } U70@}5!  
} ; R8r[;u\iV  
H`6Jq?\  
l LD)i J1  
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 ,Y\4xg*`  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 Zs$RKJ7  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) h$ETH1Ue  
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。 Ay"2W%([`  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! h&k ^l,  
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。。。 t!=~5YgKs  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 #g`cih=QL  
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) 7Yw\%}UL  
下面是修改过的unary_op !DX/^b  
-< dMD_  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > W'2-3J  
class unary_op R:IS4AaS  
  { Lq $4.l[j  
Left l; 2W:?#h3  
  a@=36gx)  
public : :{N3o:  
\I,Dje/:w  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} g 2 { ?EP  
i;'X}KW  
template < typename T > _F|_C5A  
  struct result_1 p4t!T=o/  
  { 2wuW5H8w{  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; KlqJ EtO_  
} ; _~S^#ut+  
W Pp\sIP  
template < typename T1, typename T2 > "MS`d+rf\  
  struct result_2 l6DIsR  
  { *~<]|H5~  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; 7@y!R   
} ; FiU;>t<)  
wyzBkRg.  
template < typename T1, typename T2 > iJKm27 ">  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const io?{ew  
  { ~lalc ^  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); < ,cIc]eX  
} cA*X$j6  
q(PT'z  
template < typename T > >A(?Pn{|a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const i e)1h  
  { i!}nGJGg  
  return OpClass::execute(lt(t)); u*-<5& X  
} ;!Z7-OZX  
rNzhP*Fw  
} ; s)DNLx  
`J ,~hK  
/'=^^%&:B  
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 89- 8v^ Pq  
好啦,现在才真正完美了。 J!fc)h  
现在在picker里面就可以这么添加了: =#")G1A  
'S D|ObBY  
template < typename Right > Y <i}"eI*  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const -MW(={#   
  { ' /<b[  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 4k2c mM$  
} yb.|7U?/x  
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。 {_X1&&>8/  
"O1*uwm  
HYYx*CJ)  
[#rdfN'?U  
K84cE  
十. bind H6CGc0NS+  
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。 qH$rvD!]  
先来分析一下一段例子 ?Nze P?g  
.L{+O6*c  
b%jG?HSu  
int foo( int x, int y) { return x - y;} (kNTXhAr4  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 GGQ(|?w  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 =^AZx)Kwd  
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。 +?txGHQq  
我们来写个简单的。 GKx,6E#JM  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: @P5@ &G  
对于函数对象类的版本: VJtTbt;>  
f5qHBQ  
template < typename Func > D& 6Qk&>  
struct functor_trait Eno2<<  
  { CU^3L|f2N  
typedef typename Func::result_type result_type; @C [|'[xQ  
} ; G@<lwnvD*J  
对于无参数函数的版本: \C2P{q/m  
uZ?CVluP  
template < typename Ret > j72] _G  
struct functor_trait < Ret ( * )() > +P)[|y +e  
  { nV xMo_  
typedef Ret result_type; ^8*SCM_A  
} ; J8?6G&0H  
对于单参数函数的版本: M"l rwun^  
F`V[G(f+r  
template < typename Ret, typename V1 > Rf0\CEc  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > (?3 \.tQ}}  
  { ! E#.WX  
typedef Ret result_type; B|$13dHfa  
} ; aKzD63  
对于双参数函数的版本: ~Q 9)Q  
a`X&;jH0ef  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > =X5&au o  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > &vvx"  
  { 7^TXlW n^G  
typedef Ret result_type; \bQ!> l\  
} ; D!T4k]^  
等等。。。 /IW=+ri  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy Ty:Ir  
gN'i+mQcu  
template < typename Func > v.v%k2;  
struct func_return $D\l%y/C  
  { x,G6`|Hl  
template < typename T > :.<TWBoV  
  struct result_1 eo52X &I  
  { gWH9=%!  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; 0HuRFl  
} ; n:."ZBtY*  
zXU{p\;)\  
template < typename T1, typename T2 > 3U.qN0]  
  struct result_2 >MY.Fr#.m  
  { 17]31  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ugPI1'f  
} ; +Qvgpx>  
} ; EI+/%.,  
@,`=~_J  
n}'.6  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ftuQ"Ds  
;/3/R/^g  
template < typename Func, typename aPicker > gO myFHv.  
class binder_1 'nt,+`.y6  
  { <n#V  
Func fn; CWsv#XOg]  
aPicker pk; 7kpW 1tjY  
public : FS+^r\)  
rAw1g,&  
template < typename T > _`[6jhNa!  
  struct result_1 #$B,8LFz,$  
  { yzR=:0J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Kf^F#dA  
} ; ZDJWd=E  
Ck%(G22-  
template < typename T1, typename T2 > D\*_ulc]  
  struct result_2 >Io7h#[u  
  { I/V#[KC  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }V,M0b>  
} ; o(NyOC  
"Am0.c/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} cB=u;$k@*  
3CPOZZ  
template < typename T > q$'&RG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const W2Z]?l;vQQ  
  { 0BE^qe  
  return fn(pk(t)); ByvqwJY  
} Y[?Wt/O;  
template < typename T1, typename T2 > z9O/MHT[w  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |Z|xM  
  { 8%f! X51  
  return fn(pk(t1, t2)); O t<%gj;^  
} 0)a?W,+O  
} ; o`! :Q!+  
Fe< t@W  
JlGD.!`  
一目了然不是么? Q&Ahr  
最后实现bind rL3Vogw'e  
^O*hs%eO%  
!Qa7-  
template < typename Func, typename aPicker > >&Q. .`q  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) Q.$h![`6  
  { :.df(1(RL  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); e-)1K  
} 3g:+p  
<r3n?w8  
2个以上参数的bind可以同理实现。 iquGLwJ  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 v("vUqhx2+  
}AYSQ~:  
十一. phoenix ]3jH^7[?  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: TFPq(i  
"*\3.`Kd  
for_each(v.begin(), v.end(), XQ;d ew+  
( Lf M(DK  
do_ A|Gqjy^;@  
[ &bu`\|V  
  cout << _1 <<   " , " `.WKU"To  
] P"@^'yR5WK  
.while_( -- _1), S`@*zQ  
cout << var( " \n " ) RUh{^3;~  
) y36aoKH  
); 7Apbi}")  
"T=LHjE  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: %'O(Y{$Y.  
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 x:lf=D lA  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 l= S_#  
那么我们就照着这个思路来实现吧: ]+9:i!s  
U5 "v1"Ec  
dsuW4 ^ l  
template < typename Cond, typename Actor > jzMGRN/67  
class do_while HbVm O]#$D  
  { b"bj|qF~E  
Cond cd; k]5L\]>y  
Actor act; sH: &OaA  
public : Ve) :I  
template < typename T > h(sKGCG  
  struct result_1 n\9*B##  
  { n(VMGCZPV  
  typedef int result_type; Ooy96M~_G  
} ; 6mLE-( Z7  
<P- r)=^  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} K\Q 1/})  
j,jUg}b  
template < typename T > QNEaj\   
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -.{7;6:(k  
  { ,CF~UX% bU  
  do ^KR(p!%  
    { ^o:5B%}#[  
  act(t); >UH=]$0N  
  } +?tNly`  
  while (cd(t)); <{kj}nxz  
  return   0 ; CP^^ct-C  
} j<?4N*S  
} ; s:P-F0q!&  
o*'3N/D~  
WU_Q 7%+QS  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). ep|u_|sB/r  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 5]JXXdt  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 XW:(FzF  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 5w3'yA<vE  
下面就是产生这个functor的类: omP 7|  
(qdk &  
VZR6oia  
template < typename Actor > "H@AT$Ny(  
class do_while_actor b\mN^P~>A  
  { |lY8u~%  
Actor act; pUx@QyrI  
public : AWcP OU  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} F$C:4c  
C%"@|01cO  
template < typename Cond > ,3u19>2  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; nr;/:[F  
} ; m e" <+6  
{S!~pn&^Y  
}e)ltp|  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 q9^r2OO  
最后,是那个do_ Ye\%o[X  
5T`39[Fya  
%## bg<  
class do_while_invoker qm@hD>W+  
  { ` (<>`  
public : FliN@RNo  
template < typename Actor > "`zw(  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const |kD?^Nx  
  { WxdYvmp6z[  
  return do_while_actor < Actor > (act); ;H.r6  
} `SWK(='  
} do_; ^+&}:9Ml  
FMiYZ1^r  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? wqsnyP/m  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 WJWhx4Hk  
最后来说说怎么处理break和continue '|.u*M,b  
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。 Zzs pE}  
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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