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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda ^OnU;8IC  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3&^4%S{/  
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, 0,1:l3iu1M  
N.vt5WP  
M,7A|?O  
dgh )Rfp3  
  class filler y1GVno  
  { M{<cqxY  
public : BqC!78Y/e  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} w]J9Kv1)-  
} ; GsA/pXx  
i<@6f'Kir  
nlOM4fJ(  
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: g"Mqh!{ FI  
WwG78b-OA  
D6=Z%h\*  
a ;WRTV  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); $1y8gm  
G1=GzAd$5  
$T.we+u  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 <csz4tL}P  
BU(:6  
~za=yZo7(  
?mU 3foa  
二. 战前分析 OOA %NKV  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 7 p}J]!Z  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 CZe0kH^:{  
RY3ANEu+  
jT}3Zn  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); A[`c2v-hF  
  /* --------------------------------------------- */ QV,X> !Nz  
vector < int *> vp( 10 ); 'Alt+O_  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); J6r"_>)z  
/* --------------------------------------------- */ 0*^ J;QGE  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); i`U:uwW`  
/* --------------------------------------------- */ 1D%3|_id^  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5 0uYU[W  
  /* --------------------------------------------- */ M0zJGIT~b  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); ofH=h  
/* --------------------------------------------- */ ^m8T$^z>  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); Dvbrpn!sk  
q1}HsTnBH  
/T1z z2l~  
 yV[9 (  
看了之后,我们可以思考一些问题: "Ah (EZAR  
1._1, _2是什么? l$N b1&  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 6bF?2 OC  
2._1 = 1是在做什么? sLrSi  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 Z M_ 6A1  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 ywWF+kR_  
qKNX^n;  
Y7(E<1Yx  
三. 动工 ChO?Lm$y  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: uTTM%-DMHT  
})RT2zw}  
1henQiIO  
B7BXS*_b  
template < typename T > zea=vx>`  
class assignment v'gP,UO-%D  
  { )[_A{#&  
T value; 2NHuZ.af  
public : VtIPw&KHW  
assignment( const T & v) : value(v) {} k]?M^jrm  
template < typename T2 > )NAC9:8!  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } GG%X1c8K  
} ; {uH 4j4)2  
\9k$pC+l  
l`=).k   
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 65X31vU  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment v|uY\Z  
KzD5>Xf]4$  
o (fZZ`6Y  
g-lF{Z  
  class holder 5y-8_)y8o  
  { >`L)E,=/  
public : ."b=dkx  
template < typename T > =Lx*TbsFYt  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const y Nb&;E7 H  
  { /xf4*zr  
  return assignment < T > (t); :a$ZYyD  
} 7LMad%  
} ; tKg\qbY&  
f[v~U<\R  
*AX)QKQ@  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: uMOm<kn  
%SORs(4  
  static holder _1; 7 +A-S9P)  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 bU'{U0lM  
{.F``2  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); kw)@[1U  
而不用手动写一个函数对象。 wXw pKm  
'A@[a_  
Bfhw0v]Z  
GBOz,_pw  
四. 问题分析 F%QZe*m[  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p_h)|*W{  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 ^,S\-Uy9  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d.y2`wT  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 eveGCV;@  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ]}z;!D>  
:(tSL{FO  
五. 问题1:一致性 lOp/kGmn+  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| Z-[nHSf  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 lsmzy_gV7  
R:=C  
struct holder +SCUS]  
  { <<F#Al  
  // H{|a+  
  template < typename T > `< 8Fc`;[  
T &   operator ()( const T & r) const BOqq=WY  
  { d bU  
  return (T & )r; CORX .PQ  
} 5MY+O\  
} ; g*$ 0G  
bm1+|gssn  
这样的话assignment也必须相应改动: VU,\OOp  
W}B 4^l  
template < typename Left, typename Right > [{3WHS.  
class assignment <()xO(  
  { $$C5Q;7w!  
Left l;  v|+}>g  
Right r; 5wXe^G  
public : .&2pZ  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} {m5tgVi&  
template < typename T2 > W"9iFj X  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } N{n}]Js1D-  
} ; b:fy  
'>FJk`iI  
同时,holder的operator=也需要改动: -x )(2|  
!fdni}f)  
template < typename T > {#M=gDhbX  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const qmUq9bV  
  { 9_IR%bm  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); }D.?O,ue  
}  I 0ycLx  
wP3PI.g-g  
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。 #$V`%2>  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 =QEg~sD^)s  
i gzISYC_  
return l(rhs) = r; M52kau  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 J{72%S  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: YN 4P >d  
2c fzLW(  
template < typename Tp >  N3^pFy`  
class constant_t #|*;~:fz  
  { e2w$":6>  
  const Tp t; ixN>KwH  
public : aq3evm  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} K8*QS_*  
template < typename T > Z4'"*  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const u&l2s&i  
  { fX G+88:2  
  return t; }]sI?&xB  
} ><iEVrpN  
} ; *|AnL}GJ  
6Nx TW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 8 g'9( )&  
下面就可以修改holder的operator=了 2a*1q#MpAt  
[ d<|Cde  
template < typename T > HC w$v#  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const >j?5MIm03  
  { E*Vx^k$  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 77/y{#Sk  
} "d'xT/l "  
{neE(0c  
同时也要修改assignment的operator() 9B Lz  
LXIlrZ9D5  
template < typename T2 > XboOvdt^|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `<y[V  
现在代码看起来就很一致了。 18w[T=7)  
Zx25H"5j  
六. 问题2:链式操作 Faa:h#  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 t&SJ!>7_c  
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。 uR)itmc?  
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。 'xZxX3  
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。 Wf_aEW&n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct ,: w~-   
[K13Jy+  
template < typename T > O89<IXk  
struct result_1 P>euUVMPz4  
  { 9In&vF7$  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; .^#{rk  
} ; 'N='B<^;%  
$Z 10Zf=  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: `6j?2plZ  
U._ U!U  
template < typename T > M@!Gk  
struct   ref P,h@F+OZN  
  { _ %&"4bm.  
typedef T & reference; )ACa0V>*p  
} ; |NtT-T)7  
template < typename T > {114 [  
struct   ref < T &> DS>s_3V  
  { M; zRf3S  
typedef T & reference; : ` F>B  
} ; eHv~?b5l  
} 3:TPW5S  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: @babgP,  
y5a^xRDw  
template < typename T > EN.yU!N.4  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const f]T1:N*t  
  {  g/+M&k$  
  return l(t) = r(t); l@1f L%f  
} hl}#bZ8]  
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。 KtEM H  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 /G[y 24 Q  
\Qk:\aLR  
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 y(.WK8  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: B>X+eK  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 1sc #!^Oo  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 9ciL<'H\  
最后的布局是: TOMvJ>bF  
                Add ^ bM;C_<$f  
              /   \ e/;Ui  
            Divide   5 Kox~k?JK  
            /   \ b,T=0W  
          _1     3 Zpb3>0<R  
似乎一切都解决了?不。 m)_1->K  
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。 /UyW&]nK  
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。 [%l+ C~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: 58e{WC  
Zy*}C,Z  
template < typename Right > f+xGf6V  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const e@]cI/j  
Right & rt) const oE)c8rE  
  { ~ezCE4^&  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); -<z'f){gb  
} fbuop&FN+q  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 r@%32h  
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。 :Yz.Bfli  
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。 NBMY1Xgj  
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。 p6=#LwL'  
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。 4vqu(w8 L  
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? R<UjhCvx.  
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: aE{b65'Dt  
_%zU ^aE  
template < class Action > W]Ph:O ^5c  
class picker : public Action 6\0GVM\  
  { {##A|{$3%  
public : *y(2BrL>  
picker( const Action & act) : Action(act) {} #i2q}/w5`C  
  // all the operator overloaded :L`z~/6  
} ; 2~J|x+  
{7/6~\'/@  
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。 KAsS= `  
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: KMbBow3o*~  
GUN<ZOYb=  
template < typename Right > *"zE,Bp"  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const  iI ^{OD  
  { (/*-M]>  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); _4E+7+  
} t&r?O dc&m  
|um)vlN;9  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > '!1lK  
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。 p$9N}}/c  
~o # NOfYi  
template < typename T >   struct picker_maker $^ >n@Q@&L  
  { V;:A&  
typedef picker < constant_t < T >   > result; 9h0|^ttF  
} ; > %Y#(_~a  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > nQ~q -=,L  
  { ;F0A\5I  
typedef picker < T > result; .FMF0r>l  
} ; T@vVff  
uo%O\} #u9  
下面总的结构就有了: Q  o=  
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。 t]&n_]`{.  
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。 ^9{ 2  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 "t\9@nzdX  
至此链式操作完美实现。 IS=)J( 0  
*M`[YG19!e  
q?0goL  
七. 问题3 5cE[s<=  
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。 Xif`gb6`  
"R30oA#m  
template < typename T1, typename T2 > #F{|G:\@[  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const u8,T>VNVw  
  { 5j}@Of1pd  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); jcG4h/A  
} XqwdJND  
Sv>aZ  
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: x)Th2es\  
%vThbP#mR|  
template < typename T1, typename T2 > _9gn;F  
struct result_2 ftH 0aI  
  { CNN?8/u!@  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; d*AV(g#B  
} ; 1)Ag|4  
x NC>m&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? ;;`KkNys m  
这个差事就留给了holder自己。 Q@j:b]Y9  
    q{5Vq_s\  
#tfJ?w`  
template < int Order > { U<h tl4  
class holder; 4Sl^cKb$7  
template <> 7SM/bJ-M#  
class holder < 1 > 6/n;u{|  
  { X>B/DT  
public : Ebk@x=E  
template < typename T > k/mY. 2yPv  
  struct result_1 V('b|gsEo  
  { 0ib 6}L%  
  typedef T & result; p,0 \NUC  
} ; 7yj2we  
template < typename T1, typename T2 > v m$v[  
  struct result_2 zld>o3K}  
  { 2>r.[  
  typedef T1 & result;  _HL3XT  
} ; [&4y@  
template < typename T > tw(2V$J  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ZEMo`O  
  { ?@,:\ ,G  
  return (T & )r; :Oj+Tc9A  
} l00D|W_ 9  
template < typename T1, typename T2 > @kK=|(OB'  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const s1FBz)yCY=  
  { *w6N&  
  return (T1 & )r1; PDsLJ|:yL  
} ";xEuX  
} ; A y`a>:p  
IpP0|:}  
template <> d^Wh-U  
class holder < 2 > bpILiC  
  { N?Z?g_a8  
public : %2+]3h>g  
template < typename T > @rF\6I  
  struct result_1 u`~{:V  
  { GhT7:_r~  
  typedef T & result; th<]L<BP/  
} ; FSB$D)4z>b  
template < typename T1, typename T2 > !(~>-;A8  
  struct result_2 3$b(iI< "  
  { :tgTYIF  
  typedef T2 & result; D0P% .r"v  
} ; C G7 LF  
template < typename T > ",+uvJT1O  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 93dotuF  
  { S .jjB  
  return (T & )r; @W,Y_8:  
} IY:O?M  
template < typename T1, typename T2 > ;0 *^98K  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const !RD,:\5V  
  { D^~g q`/)  
  return (T2 & )r2; IO'Q}bU4vs  
} :}z% N7T  
} ; *LVM}| f  
,+RO 5n  
q  ha1b$  
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> >。 {P5@2u6S  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: m0,9yY::wj  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: g}-Z]2(c#  
i=D,T[|>a  
return l(i, j) = r(i, j); ^&.?kJM  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LA+MX 0*  
v3"xJN_,[p  
  return ( int & )i; !O-+ h0Z  
  return ( int & )j; @FV;5M:I  
最后执行i = j; .g~@e_;):  
可见,参数被正确的选择了。 8iNAs#s  
o~K2K5I  
-(.7/G'Vk>  
$yAfs3/%)s  
QFPx4F7(e  
八. 中期总结 8hfh,v5(  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: >N J$ac  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 Wd AGZUp  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 SS~Q;9o  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor $%JyM  
w!RH*S  
.7FI%  
S+G)&<a^  
[//f BO  
\sd"iMEi  
九. 简化 MDP MOA  
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。  aC: l;  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 l'T0<  
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: p#d UL9  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 W wha?W>  
  +-*/&|^等 I={{VQ  
2. 返回引用。 F21[r!3  
  =,各种复合赋值等 Z L</  
3. 返回固定类型。 ([*t.  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) DcA'{21  
4. 原样返回。 !&lPdEc@T  
  operator, njMy&$6a##  
5. 返回解引用的类型。 ~P_kr'o  
  operator*(单目) ]Qr8wa>Z  
6. 返回地址。 ;l()3;  
  operator&(单目) LDeVNVM  
7. 下表访问返回类型。 GJs[m~`8#  
  operator[] \<B6>  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 m!60.  
  operator<<和operator>> F*}Q^%  
17)M.(qmuP  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 5-HJ&Q  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: ,d>~='  
U_'q-*W  
template < typename Left > ,~xU>L^  
struct value_return "}p?pF<'0  
  { --`LP[ll  
template < typename T > #\BI-zt  
  struct result_1 [Z\1"m  
  { ?w/nZQWi  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; .~L4#V{c~  
} ; zI!R-Nb  
(H+[^(3d2  
template < typename T1, typename T2 > +c`C9RXk  
  struct result_2 ~4MjJKzA  
  { RCYbRR4y  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; "n }fEVJ,  
} ; [9om"'  
} ; /'6[*]IZP  
9Fx z!-9m  
Ko)T>8:  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait T zYgH  
NB5B$q_'#  
下面我们来剥离functor中的operator() -_DiD^UcXn  
首先operator里面的代码全是下面的形式: o%PoSZZ  
Z4ov  
return l(t) op r(t) So%1RY{ )  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) G@EjWZQ  
return op l(t) J7;n;Mx  
return op l(t1, t2) V C'-h~  
return l(t) op ?{,)XFck  
return l(t1, t2) op 14 'x-w^~k  
return l(t)[r(t)] #4 &N0IG  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 1r& ?J.z25  
C$G88hesn  
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: n UCk0:{  
单目: return f(l(t), r(t)); YCBML!L  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rqe_zyc&  
双目: return f(l(t)); 6XL9 qb~X  
return f(l(t1, t2)); >ha Ixs`9  
下面就是f的实现,以operator/为例 e=;@L3f  
NvHy'  
struct meta_divide dzNaow*0&V  
  { PB<Sc>{U  
template < typename T1, typename T2 > N|d.!Q;V.y  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) a 8hv.43  
  { (Zn3-t*  
  return t1 / t2; q\ y#  
} |ezO@  
} ; mRnzP[7-\)  
ae#HA[\0G  
这个工作可以让宏来做: *5'6 E'  
>\x_"oR  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ G%8)6m'3  
template < typename T1, typename T2 > \ `pAp[]SfQd  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; _& Uo|T  
以后可以直接用 M(WOxZ8  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) `(Q_ 65y  
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 bc=u1=~w  
(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。。。) ~K#_'Ldrd  
4f[M$xU&h  
m *bKy;'8  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 xKLcd+hCZ  
i =fOdp  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > -5,y 1_M  
class unary_op : public Rettype u:H 3.5)%  
  { }V#9tWW  
    Left l; h:Mn$VR,  
public : p C2c(4  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ^@LhUs>3  
V?V)&y] 4  
template < typename T > Nw$[a$^n  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ^AjYe<RU}  
      { =']};  
      return FuncType::execute(l(t)); O{cGk: y  
    } q{Ta?|x#  
F;&f x(  
    template < typename T1, typename T2 > 9k+&fyy  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const dYew 7  
      { Y=Ar3O*F  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); nh&J3b}B!  
    } -k[tFBl w  
} ; e5>5/l]jsg  
':2*+  
U>B5LU9&  
同样还可以申明一个binary_op k5%0wHpk=  
xBE RCO^  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > UFIAgNKl  
class binary_op : public Rettype D7_Hu'y<o  
  { Jn@Mbl  
    Left l; cwWSNm|  
Right r; 5) n:<U*  
public : W "\tkh2  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} vz #wP  
Zc\h15+P  
template < typename T > 0O['-x  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const T.w}6? 2  
      { $L&9x3+?Kg  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); uM#U!  
    } J,0WQQnb  
q%kj[ZOY$]  
    template < typename T1, typename T2 > 7MuK/q.  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const o!l3.5m2d  
      { 3VRZM@i  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); Eagmafu  
    } B-ri}PA  
} ; G_,t\  
?m9UhLeaS=  
Va/@#=,q]  
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 K,C $J I  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 M\?uDC9  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) b6WC @j`*T  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @a.6?.<L  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! 3e!Yu.q:  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 &DbGyV8d"|  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 0q>NE <L  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) fCt\2);a  
下面是修改过的unary_op dj y:  
leb^,1/D6  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > zmL~]! ~&  
class unary_op \BbOljM=  
  { 5Du>-.r  
Left l; K7[AiU_I  
  X@h^T> ["  
public : +%le/Pg@  
X~)V)'R  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} \A3>c|  
l`M5'r]l  
template < typename T > |<$<L`xoe  
  struct result_1 v-7Rb )EP  
  { rz[uuY7  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; A"bSNHCKF  
} ; ]2xx+P#Y  
5;K-,"UQ  
template < typename T1, typename T2 > 74}eF)(me  
  struct result_2 sx-Hw4.a"  
  { I"F .%re  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ><#2O  
} ; mS)|6=Y  
J^g,jBk  
template < typename T1, typename T2 > &` 00/p  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const =_?pOq  
  { |B1; l<|`  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); FQ_%)Ty2  
} O'!r]0Q  
"3Xv%U9@  
template < typename T > <9d-Hz  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const ,yM}]pwlB  
  { C$'D]fX  
  return OpClass::execute(lt(t)); fZw9zqg  
} z3vsz  
oXQ<9t1(  
} ; x#:BE  
M~ i+F0  
tkdBlG]!  
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 k binf  
好啦,现在才真正完美了。 :p\(y  
现在在picker里面就可以这么添加了:  zU4V^N'  
Mg a@JA"  
template < typename Right > 'Ffy8z{&3  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const t4jd KYA  
  { j5,^9'  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); dK J@{d  
} t> x-1vf%  
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。 =$)4:  
!Ig|m+  
##EB; Y  
v ]/OAH6D  
)y%jLiQv  
十. bind ]< s\V-y  
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。 R%Ui6dCLo  
先来分析一下一段例子 `FzYvd"N  
\ifK~?  
FUyB"-<  
int foo( int x, int y) { return x - y;} s.R-<Y 3  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 68koQgI[^  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 ( K6~Tj  
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。 `x{.z=xC  
我们来写个简单的。 wDT>">&d  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: N"Qg\PS_  
对于函数对象类的版本: tT@w%Sz57N  
MG7 ?N #  
template < typename Func > "wnpiB}  
struct functor_trait }pl]9  
  { T}L^CU0  
typedef typename Func::result_type result_type; @pF fpHq?>  
} ; 5|<yfk8*J  
对于无参数函数的版本: eK Z@ FEZ  
C%}]"0Q1  
template < typename Ret > %]a @A8o0  
struct functor_trait < Ret ( * )() >  k#axt Sc  
  { Snc; p  
typedef Ret result_type; 9 3W  
} ; /~3N@J  
对于单参数函数的版本: y*VQ]aJ  
KA5~">l  
template < typename Ret, typename V1 > AW,v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > v`#j  
  { ,:#,}w_HyO  
typedef Ret result_type; qj~flw1:  
} ; }}^,7npU  
对于双参数函数的版本: ^[{`q9A#d  
 G"o!}  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > S=0"f}Jo.  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > \H Wcd|  
  { EJf#f  
typedef Ret result_type; :]P~.PD5,  
} ; YSR mt/  
等等。。。 !_CX2|  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy kz ZDtI)  
q"gqO%Wb|  
template < typename Func > {]wIM^$6+  
struct func_return ~7dM!g{W  
  { G'ij?^?  
template < typename T > A}t%;V2  
  struct result_1 NFk}3w:  
  { )E'Fke  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; YBb)/ZghY  
} ; Bk?8 zYp  
T n"e   
template < typename T1, typename T2 > 3lo;^KX !  
  struct result_2 2 \^G['9  
  { @ Ii-NmOr  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; HXQ e\r  
} ; `I5O4|K)  
} ; +c^_^Z$_4o  
s|Z:}W?{  
`W@T'T"  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 )PR3s1S^  
=43I1&_   
template < typename Func, typename aPicker > 0cHfxy3  
class binder_1 O^5UB~  
  { KAd_zkUA  
Func fn; 6iG(C.b  
aPicker pk; Zy^=fM  
public : DH 6q7"@  
^>C 11v  
template < typename T > I*EJHBsQ5  
  struct result_1 Q,{^S,s<   
  { RFw(]o,9cR  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; Z&_y0W=t  
} ; 4&Byl85q  
!c%  
template < typename T1, typename T2 > t/}L36@+  
  struct result_2 'It?wB W  
  { B[r<m J  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; vxZg &SRK  
} ; {m[s<A(  
n-DaX kK  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} R{HV]o|qk  
R (G2qi  
template < typename T > PgMbMH  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const "'m)VG  
  { 2 P=[  
  return fn(pk(t)); tQWWgLM  
} oL]mjo=jN  
template < typename T1, typename T2 > \K;op2  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 089 k.WG  
  { 74+A+SK[  
  return fn(pk(t1, t2)); ( S`6Q  
} zDD4m`2  
} ; 2 nv[1@M  
x?#I4RJH;  
U&X2cR &a  
一目了然不是么? GcT;e5D  
最后实现bind SxJ$b  
l3.  
]4`t\YaT  
template < typename Func, typename aPicker > ;B~P>n}}_]  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) .u l 53 m  
  { 'BY-OA#xJ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ?~J i-{#X  
} l<(cd,  
>!L&>OOx  
2个以上参数的bind可以同理实现。 HTV ~?E  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 H3 , ut  
8-m 3e  
十一. phoenix `\bT'~P  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ~2@Lx3t$  
(9 sIA*,}  
for_each(v.begin(), v.end(), VPt9QL(  
( 4:7mK/Z  
do_ {^#2=`:)O  
[ *^] ~RhjB  
  cout << _1 <<   " , " Tzzq#z&F  
] Ytao"R/  
.while_( -- _1), aBhV3Fd[B  
cout << var( " \n " ) "xe=N  
) Mo D?2J  
); v!9i"@<!  
!nd*W"_gQ/  
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: @Y}uZ'jt'  
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 7{e=="#*  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 qj!eLA-aD  
那么我们就照着这个思路来实现吧: WNs}sNSf  
X8i(~ B  
5+- I5HX|~  
template < typename Cond, typename Actor > hN3u@P^  
class do_while YuQ~AE'i  
  { 7G<t"'  
Cond cd; y+9h~,:A  
Actor act; w\Mnu}<e$  
public : ?P/AC$:|I  
template < typename T > 6BocGo({  
  struct result_1 tu0aD%C  
  { \}5p0.=  
  typedef int result_type; e4`uVq5  
} ; a^t?vv  
H6K`\8/SeN  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} ('C7=u&F  
fKHE;A*>%  
template < typename T > ,lt8O.h-l  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const t 9^A(Vh"-  
  { uLQ  
  do cK@jmGj+  
    { "B{ECM;  
  act(t); 0:=ZkEEeU  
  } Wh( |+rJ?Z  
  while (cd(t)); x[Im%k  
  return   0 ; o31Nmy Ni  
} `y^sITr  
} ; H={&3poBz  
;apzAF  
2-'Opu  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). $s\UL}Gc  
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。 ;@3FF  
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。 F S"eM"z  
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。 wW2d\Zd&  
下面就是产生这个functor的类: 4/e60jA  
~+G#n"Pn  
P[ r];e  
template < typename Actor > 47r&8C+&\  
class do_while_actor X^@ I].  
  { 17|np2~  
Actor act; vUA0FoOp  
public : Sv'y e  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} l"(6]Z 4  
e`K)_>^n#  
template < typename Cond > l@JSK ;  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; lFSe?X^  
} ; p|+B3  
\4d.sy0&>-  
0d^Z uTN  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 l;A,0,i  
最后,是那个do_ p\p\q(S">  
\ HZ9S=  
"TcW4U9  
class do_while_invoker Ge+0-I6Ju  
  { FV39QG4b4  
public : 4|?{VQ  
template < typename Actor > Oakb'  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const $wB^R(f@  
  { #A7jyg":  
  return do_while_actor < Actor > (act); C? 4JXW  
} d[D&J  
} do_; MJ`3ta  
kc `V4b%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? uC3:7  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 SOZPZUUEJ  
最后来说说怎么处理break和continue errH>D~  
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。 & fC!(Oy  
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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