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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda w Ud6xR  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 3jH8pO^  
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, 09_L^'`  
|'C {nTX  
6?"k&O  
Q t!X<.  
  class filler evbqBb21b  
  { wEMh !jAbv  
public : $#bgt   
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} #U46Au  
} ; LuLnmnmB  
g?(h{r`  
OZHQnvZ  
这样实现不但麻烦,而且不直观。而如果使用lambda,则允许用户使用一种直观和见解的方式来处理这个问题。以boost.lambda为例,刚才的问题可以这么解决: NlBnV  
9c /&+j  
\xQ10\u  
~y#jq,i/  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); {5ujKQOcR  
5<?O S &B  
ciq'fy  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 G=[ =[o\  
ql|ksios  
b r"4 7i  
!,f#oCL  
二. 战前分析 rUb`_W@  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。 tkN5 |95  
开始实现以前,首先要分析出大致的实现手法。先让我们来看几段使用Lambda的代码 {}vB# !  
r9x.c7=O  
w(sD}YA)  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); L5E|1T  
  /* --------------------------------------------- */ 1T{A(<:o$  
vector < int *> vp( 10 ); LI>tN R~  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ~S\Ee 2e>  
/* --------------------------------------------- */ *?k~n9n5U  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); qqm7p ,j  
/* --------------------------------------------- */ mOLP77(o  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); Cst:5m0!  
  /* --------------------------------------------- */ t+R8{9L-  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); -Qs4 s  
/* --------------------------------------------- */ RJ#xq#l  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); \= M*x  
N8<Wm>GLX~  
+/g/+B_b  
E1atXx  
看了之后,我们可以思考一些问题: 9~6FWBt  
1._1, _2是什么? ^Fy{Q*p`(  
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。 L*A9a  
2._1 = 1是在做什么? 1^bI9 /  
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。 8s,B,s.  
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。 $)L=MEdx  
g;bfi{8s_  
H.8f-c-4we  
三. 动工 \6UK:'5{  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: l8"  
R7/"ye:7J  
f0 ;Fokt(  
n4albG4  
template < typename T > @KM !g,f  
class assignment {b|:q>Be8  
  { MEOVw[hO  
T value; xMk0Xf'_  
public : <X7x  
assignment( const T & v) : value(v) {} 6cCC+*V{  
template < typename T2 > 6K/j,e>L  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } _uvRC+~R  
} ; [LwmzmV+F  
DEGEr-  
,S|v>i, @  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 |Rh%wJ  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment ] ~;x$Z)  
`@8QQB  
e 1W9Z $m  
F_m[EB  
  class holder ])dq4\Bw  
  { 93z oJiLRf  
public : =WaZy>n}7  
template < typename T > ]fN\LY6p  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 5jj<sj!S  
  { PD @]2lY(  
  return assignment < T > (t); ,W"[q~  
} (T1)7%Xs  
} ; <&n\)R4C1  
,a N8`M  
gNon*\a,-B  
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: _Y7uM6HL\  
p[E}:kak_-  
  static holder _1; -Y#YwBy;M  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 [4V{~`sF  
[25[c><:w"  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); }L.xt88  
而不用手动写一个函数对象。 HPGMR4=ANS  
o% ZtE  
7J ~usF>A  
:iWW2fY  
四. 问题分析 PgNg1  
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。 Ae&470  
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。 PZVh)6f"c  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w1Z9@*C!  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 OT6uAm+\7_  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 +{Qk9Z  
BDW%cs  
五. 问题1:一致性 I]HrtI  
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?| \2q!2XWgK  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 ^Ge3"^x1  
-)biSU,  
struct holder N5>ioJj  
  { by 'P}  
  // XBd/,:q  
  template < typename T > w8!S;~xKI  
T &   operator ()( const T & r) const `|Aj3a3sND  
  { d5/x2!mH8  
  return (T & )r; dQD YN_  
} _K(w &Kr  
} ; |7$F r[2d  
)<_e{_ h  
这样的话assignment也必须相应改动: '&?OhSeN  
\'z&7;px  
template < typename Left, typename Right > *v+xKy#M  
class assignment lTl-<E;  
  { "MH_hzbBF  
Left l; H Aq  
Right r; E$B7E@(U  
public : q~*9A-MH  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} T%{qwZc+mJ  
template < typename T2 > #bxUI{*J  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } ElJM. a  
} ; ~p9nAACU  
g_<^kg"  
同时,holder的operator=也需要改动: vM_UF{a$=  
LxWnPi ^  
template < typename T > eko$c,&jY  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const -6wjc rTD  
  {  V6opV&  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); nVkPYeeT  
} J2rw4L  
3v~804kWB  
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。 JmHEYPt0  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 +n]z'pijb  
nE_g^  
return l(rhs) = r; Ce: 2Tw  
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。 U^ bF}4m  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: %Vf3r9 z  
@'go?E)f  
template < typename Tp > 99GzhX_  
class constant_t zcF`Z {&+  
  { 6[r-8_  
  const Tp t; x+?P/Ckg  
public : Q-scL>IkCb  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} $ {Y? jJ  
template < typename T > &NvvaqJ  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const dMo456L  
  { A .]o&S}  
  return t; CC?L~/gPN  
} {s]yP_  
} ; ${(c `X  
* z,] mi%  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 rA<>k/a  
下面就可以修改holder的operator=了 ~ ZkSYW<  
PtfxF]%H  
template < typename T > [^oTC;  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const xqP DL9\  
  { r&$r=f<  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); J.nJ@?O+  
} *{_WM}G  
o75Hit  
同时也要修改assignment的operator() 0?x9.]  
x~!gGfP  
template < typename T2 > nT(Lh/  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } `7.(dn>WL0  
现在代码看起来就很一致了。 _J|cJ %F>%  
{KH!PAh  
六. 问题2:链式操作 KwEyMR!  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 yeI((2L@E2  
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。 Qn=#KS8=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。 jv8diQ.  
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。 <xb=.xe  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct !CJh6X !  
%E1_)^ ^  
template < typename T > \FE  
struct result_1 $mH'%YDIl  
  { FLWQY,  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; w.AF7.X`1  
} ; 6p=OM=R  
rsr}%J  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: W~EDLLZ  
|j?iD  
template < typename T > M/!5r  
struct   ref uA`EJ )d  
  { G54,`uz2  
typedef T & reference; n@`D:;?{  
} ; #2dd`F8  
template < typename T > UW!*=?h  
struct   ref < T &> o@o0V  
  { 8`I/\8;H'p  
typedef T & reference; zO@7V>2  
} ; .ty^k@J|]  
|sG@Ku7~4  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: Bu%TTbnz_G  
)/32sz]~  
template < typename T > dfU z{  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const =_\+6\_  
  { h;s~I/e(  
  return l(t) = r(t); *x0nAo_n  
} s":\ >  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 5eP0W#  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 [/P}1 c[)U  
~8rVf+bg3  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 VG)Y$S8.>  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: t<UtSkE1  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 !)!<. x  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 <KBzZ !n5  
最后的布局是: aDDs"DXx  
                Add <@+>A$~0  
              /   \ }3^b1D>2O  
            Divide   5 G1 :*F8q  
            /   \ {[ E7Cf  
          _1     3 ;!k{{Xndd  
似乎一切都解决了?不。 -Hx._I$l  
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。 +Jf4 5[D   
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。 Oo)MxYPU  
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: -GqMis}c  
@i" ^b  
template < typename Right > t;>"V.F<1  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const  4E"OD+  
Right & rt) const yf lt2 R  
  { bwr}Ge  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); 7Ud  
} Qz[4M`M  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 1vy*u  
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。 TgDx3U[  
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。 /:<.Cn>-  
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。 h 2Kx  
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。 RyAss0Sm^  
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? K6 {0`'x  
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: y4^w8'%MC  
| e&v;48  
template < class Action > =Wgz\uGJ  
class picker : public Action 31FQ=(K  
  { #iZ%CY\  
public : ^Z6N&s#6  
picker( const Action & act) : Action(act) {} $<]G#&F   
  // all the operator overloaded C>A*L4c]F  
} ; JQ[~N-  
@P$_2IU"  
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。 f^EDiG>b`  
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: /d1 B-I  
65@,FDg*i  
template < typename Right > kS\A_"bc  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const KRL9dD,&  
  { SK>*tKY  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); Y[\ZN  
} {I]X-+D|_  
#]vy`rv  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > !)nA4l= S#  
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。 :(^, WOf  
H&yK{0H  
template < typename T >   struct picker_maker ec$kcD!  
  {  C0Oe$& _  
typedef picker < constant_t < T >   > result; h_SDW %($  
} ; D:r+3w:l]  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > 6)@Y41H]C  
  { &+K:pU?[$  
typedef picker < T > result; ?6m6 4{M  
} ; 0/vmj,&B(  
7,pn0,HI  
下面总的结构就有了: P ~sX S  
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。 $@wTc  
picker专心负责操作符之间的产生关系,由它来联系操作符合functor。 nc0!ag  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 C2Pw;iK_t  
至此链式操作完美实现。 J7p'_\  
0Ud.u  
2#^@awJ ?  
七. 问题3 m\Xgvpv rP  
如何使用多参数的函数对象呢?考虑_1=_2,这个functor必须接受2个参数,因此所产生的assignment对象的operator()必须能接收2个参数。 ['G@`e*\  
 hxedQvW  
template < typename T1, typename T2 > 9q4%s?)j  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const O6P{+xj$  
  { QoU0>p+ 2  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); NI1jJfH|l  
} 9"jhS0M  
Kt 0 3F$  
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: gbl`_t/  
8}Qmhm`_j=  
template < typename T1, typename T2 > nWyn}+C-  
struct result_2 ]P5|V4FXo  
  { C5W} o:jE  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; t:SME'~.P  
} ; &' 0|U{|  
d/m.VnW  
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? IwR/4LYI  
这个差事就留给了holder自己。 #y?iUv  
    'JjW5  
Q&X#( 3&'  
template < int Order > 1&wI*4  
class holder; w7;,+Jq  
template <> .o&Vu,/H  
class holder < 1 > ]:6M!+?(  
  { d=6FL" .o  
public : a%fMf[Fu  
template < typename T > j3J\%7^i  
  struct result_1 ;;3oWsil}  
  { @_+B'<2  
  typedef T & result; '/ >7pB  
} ; Ag6^>xb^  
template < typename T1, typename T2 > 5V{> 82  
  struct result_2 $z"1&y)  
  { &F!Ct(c99  
  typedef T1 & result; $N[R99*x8  
} ; (9_O ||e e  
template < typename T > ^1b/Y8&8A  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const JxV 0y  
  { "s6\l~+9l  
  return (T & )r; &rj)Oh2  
} Zdm7As]  
template < typename T1, typename T2 > y9#r SA*  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const }3Mnq?.-  
  { j\uh]8N3<  
  return (T1 & )r1; 1dl@2CVS  
} \d,wcL  
} ; [s"e?Qee  
9?IvSv}z  
template <> %:DH _0  
class holder < 2 > S%sD#0l  
  { |P>Yf0  
public : n@`:"j%s_  
template < typename T > OX  r%b  
  struct result_1 *?-,=%,z/  
  {  s_p\ bl.  
  typedef T & result; FVgE^_  
} ; /3!c ;(  
template < typename T1, typename T2 > DC-tBbQkk  
  struct result_2 'Pm.b}p<  
  { CBVL/pxy  
  typedef T2 & result; k|Syw ATr  
} ; ~kJ}Z<e  
template < typename T > Q, `:RF3  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const Y]33:c_;Mo  
  { ^qro0]"LD  
  return (T & )r; L2j7w006  
} >p[skN   
template < typename T1, typename T2 > lO>9Q]S<  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const -fA1_ ?7S  
  { DMcH, _(  
  return (T2 & )r2; +IM: jrT(  
} ],3#[n[ m  
} ; C;EC4n+s  
$ncJc  
ptlcG9d-  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 s[}4Q|s%  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: .EXe3!J)!  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: :|V`QM  
T[<deQ  
return l(i, j) = r(i, j); PE\.JU  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) ,ezC}V0M  
RM(MCle}  
  return ( int & )i; \a}_=O  
  return ( int & )j; U =G}@Y  
最后执行i = j; ?C6DK{S(  
可见,参数被正确的选择了。 ^F e %1Lnt  
b)e';M  
e0nr dM[i  
)^)j=xs  
6 #vc"5@M  
八. 中期总结 !go$J]T  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: TB@0j ;g  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 {+SshT>J  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 b;K]; o-/f  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor keMfK ]9  
yt@;yd:OEk  
6~rO(  
\@K KX  
XP |qY1  
H/I1n\  
九. 简化 yltzf #%  
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。 |_ADG  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 $ OAak  
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: /KCJ)0UU  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 fEMz%CwH  
  +-*/&|^等 (=/%_jj  
2. 返回引用。 }R\9y bv  
  =,各种复合赋值等 l?rT_uO4  
3. 返回固定类型。 dZ"B6L!^(  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) M< 1rQW'  
4. 原样返回。 !i dQ-&  
  operator, (3[Lz+W.u  
5. 返回解引用的类型。 8e:\T.)M  
  operator*(单目) _Dv<  
6. 返回地址。 dm+}nQI \  
  operator&(单目) @#?w>38y  
7. 下表访问返回类型。 J:  T  
  operator[] | WN9&  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 *}n)KK7aT  
  operator<<和operator>> @S>$y5if  
n1mqe*Mvs/  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 ?;c&5'7ct  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: <8SRt-Cr  
KVC$o+<'`%  
template < typename Left > |rhCQ"H  
struct value_return DClV&\i=o  
  { @ a$HJ:  
template < typename T > TSp;Vr OP  
  struct result_1 ]\8{z"  
  { j&qJK,~  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; `Qg#`  
} ; `O'@TrI  
`n{yls7.  
template < typename T1, typename T2 > G=Qslrtg  
  struct result_2 i]L4kh5  
  { 1I1Z),  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; <.l$jW]  
} ; TX%W-J _  
} ; >@T(^=Q  
uQYBq)p|  
[|NgrU_.  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait +=qazE<:0  
"\:ZH[j  
下面我们来剥离functor中的operator() Y unY'xY  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?#cX_  
Bv)4YU  
return l(t) op r(t) w2mLL?P  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) 7H=^~J  
return op l(t) FX6 *`  
return op l(t1, t2) =q4 QBAW  
return l(t) op vA(')"DDT  
return l(t1, t2) op kV mJG#  
return l(t)[r(t)] 1q&gTvIp  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] !:7aXT*D$  
EA/+~ux  
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: =)p/p6  
单目: return f(l(t), r(t)); _&~y{;)S  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); !FhiTh:GCh  
双目: return f(l(t)); u{/!BCKE  
return f(l(t1, t2)); qUMM}ls  
下面就是f的实现,以operator/为例 bO:m^*  
u3Jsu=Nx-  
struct meta_divide ^&|$&7  
  { |RdiM&C7  
template < typename T1, typename T2 > n5yPUJK2L6  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) !N:: 1c@C  
  { 3XeCaq'N  
  return t1 / t2; -54  
} fV` R7m.  
} ; f7Dx.-  
q%/ciPgE  
这个工作可以让宏来做: g3i !>  
luEP5l2&  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ jgb>:]:  
template < typename T1, typename T2 > \ 0tzMu#  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; x!<?/I)X  
以后可以直接用 nKoc%TNqe  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) e+ZC<Bdh  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 -bq\2Yc$]  
(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。。。) g@ ZZcBx  
'x-PQQ  
1HBdIWhHv.  
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 xzGs%01]  
@+S5"W  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |0wUOs*5  
class unary_op : public Rettype 9%VNzPzf  
  { kp+\3z_  
    Left l; h2Pvj37  
public : Ef}rMkv  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} rdL>yT/A  
`B^ HW8  
template < typename T > b;[u=9ez  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const A#"AqNVWv  
      { 4I[g{S nF  
      return FuncType::execute(l(t)); L%7?o:  
    } |VC/ (A  
Z~.3)6,z  
    template < typename T1, typename T2 > U =()T}b>  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const T]5JsrT  
      { W .c:Pulg  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?\7 " A  
    } Jk.Ec )w  
} ; xY/ S;dE  
U 9?!|h;7  
\mt0mv;c  
同样还可以申明一个binary_op d45JT?qg&  
?1I0VA']  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > R ks3L  
class binary_op : public Rettype h4xRRyK  
  { IEB|Y  
    Left l; O?ZCX_R:L  
Right r; !50Fue^JM  
public : r[:)-`]b  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Dl3Df u8  
0!n6tz lT  
template < typename T > T/V 5pYl  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >Ic)RPO9  
      { _Z:WgO].  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); hr8v O"tZN  
    } CbJ ]}Z  
|WiK*  
    template < typename T1, typename T2 > T[iwP~l  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |zV-a2K%J  
      { @x>J-Owd]J  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); C^po*(W6  
    } ?PIOuN=  
} ; K"cN`Kj<*-  
<B;l).[6  
r )cG ee  
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 e1dT~l  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 5o~;0K]  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) Ksq{=q-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。 t Ztyx;EP  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! (8<U+)[tPy  
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。。。 1 )aB']K%  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 :bLLN  
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) FuNc#n>  
下面是修改过的unary_op CL*i,9:NR  
c}II"P  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > C?bq7kD:H  
class unary_op +jFcq:`#UG  
  { Rld1pX2v  
Left l; A|#9  
  r^ ?Qo  
public : Q'] _3  
ta*B#2D>  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} ,%+i}H,3  
6xs_@Vk|d  
template < typename T > /-wAy-W  
  struct result_1 ?hh 4M  
  { g4WN+y`  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; ZB'/DO=i  
} ; .`84Y  
Z-RgN  
template < typename T1, typename T2 > aClXg-  
  struct result_2 ic:_v?k  
  { VRYj&s'@  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; [N}:Di,S  
} ; ) 5r*2I  
uL^Qtmm>M  
template < typename T1, typename T2 > G"bItdb  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zV\\T(R)  
  { QvK-3w;=  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); m4{F-++dk  
} yz}Agc4.I  
F:.rb Ei  
template < typename T > (gQ^jmZPG  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const DFKU?#R  
  { c|[:vin  
  return OpClass::execute(lt(t)); 0/d+26lR  
} 33lD`4i+  
<wge_3W#  
} ; ~3 Y)o|D3  
UdmYS3zs  
+53 Tf  
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 'W 5r(M4U  
好啦,现在才真正完美了。  9x/HQ(1  
现在在picker里面就可以这么添加了: ?Gc9^b B I  
LlP_`fA  
template < typename Right > oHkF>B [  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const agqB#,i  
  { XSkN9LqZ  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  h&\%~LO.  
} bv`gjR  
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。 jN:!V t  
Ycypd\q/  
7@u0;5p|  
{O,D9<  
jk2h"):B>  
十. bind zhbp"yju7  
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。 9 WsPBzi"T  
先来分析一下一段例子 $d M: 5y  
[vkz<sL"  
 H  
int foo( int x, int y) { return x - y;} ~d :Z |8  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 s7 IaU|m  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 !8^:19+  
可见bind是一系列重载函数,返回某种functor,该functor的执行就是执行传进bind的函数指针并正确的确定参数。 je1f\N45  
我们来写个简单的。 *R.Q!L v+  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: {dV#"+  
对于函数对象类的版本: MhN)ZhsC  
rK W<kQT  
template < typename Func > 8;YeEW 5  
struct functor_trait )&}\2NK6L  
  { {yQeLION  
typedef typename Func::result_type result_type; %"~\Pu*>  
} ; /T`L;YE  
对于无参数函数的版本: "Zd4e2>{M\  
B#'TF?HUEn  
template < typename Ret > TQDb\d8,f  
struct functor_trait < Ret ( * )() > !uLW-[F,  
  { QLYb>8?"C  
typedef Ret result_type; bE _=L=NG  
} ; R9Wh/@J]  
对于单参数函数的版本: W8j)2nKD  
L DD^X@q  
template < typename Ret, typename V1 > OI"vC1.5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > /gZrnd?  
  { Q.H y"~  
typedef Ret result_type; nYG$V)iCb  
} ; dg/OjiD[P  
对于双参数函数的版本: !>T.*8  
A6Ttx{]  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > w*[i!i  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > "/Fp_g6#:  
  { _V6jn~N  
typedef Ret result_type; lj $\2 B  
} ; [OBj2=  
等等。。。 1TbY,3W  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy } 5i0R  
ZzPlIl}\  
template < typename Func > 9\RSJGx6  
struct func_return X96>N{C*>  
  { kD:O$8[J8  
template < typename T > U2z1HIs  
  struct result_1 !0:uM)_k  
  { tL(B gku9  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ,:UoE  
} ; Z-;<R$  
AVyO5>w  
template < typename T1, typename T2 > rH7|r\]r  
  struct result_2 vt}+d StUm  
  { 8qL*Nf  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; dABmK;  
} ; sh(G{Yz@  
} ; #?.Yc%5B  
yS0YWqv]6@  
@mBZu!,  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 N*w/\|  
kFmd):U!R  
template < typename Func, typename aPicker > %7 h _D  
class binder_1 <CIJ g*  
  { ko\VDyt,  
Func fn; F2!C^r,~L  
aPicker pk; !K^.r_0H.  
public : IBWUXG;  
s 7re  
template < typename T > _2+}_ >d  
  struct result_1 |r5 np  
  { $A\fm`  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; /,dcr*  
} ; @G< J+pm  
BYt#aqf  
template < typename T1, typename T2 > |SC^H56+  
  struct result_2 VE5w!of  
  { KCd}N  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; %cMX]U  
} ; rlr)n\R#  
:&ir5xHS  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} <4S Y'-w  
IMLk{y%6  
template < typename T > WGFp<R  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const aOWW ..|  
  { PPO*&=!]  
  return fn(pk(t)); d:*,HzG  
} ^lhV\YxJ  
template < typename T1, typename T2 > j*@^O`^v  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const -L@4da[]i  
  { Xdj` $/RI  
  return fn(pk(t1, t2)); >2tQ')%DJ  
} )*@n G$i99  
} ; 3wK{?  
}}y$T(:l  
X@KF}x's  
一目了然不是么?  " Mzb  
最后实现bind h<2o5c|  
x`K<z J   
"&*O7cs$pA  
template < typename Func, typename aPicker > SskvxH+7  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) f*KNt_|:  
  { [:<CgU9C  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); KM$L u2  
} /NfuR$oMd  
}SYR)eE\  
2个以上参数的bind可以同理实现。 /.r|ron: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。 :U_k*9z}=  
!_CBf#0  
十一. phoenix 3Ob"R%Yo  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: vI3L <[W  
i"mN0%   
for_each(v.begin(), v.end(), "L^]a$&  
( a^_\#,}  
do_ 0nUcUdIf+  
[ F#_JcEE  
  cout << _1 <<   " , " 0 `%eP5  
] \M0-$&[+Z  
.while_( -- _1), P34UD:  
cout << var( " \n " ) 7(cRm$)L  
) 1!_$HA  
); !$N^Ak5#  
{`,dWjy{%  
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: _/Ky;p.  
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 Xkc y~e  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。  tKOTQ8i4  
那么我们就照着这个思路来实现吧: vYQ0e:P  
$SAq/VHI1]  
@9_H4V  
template < typename Cond, typename Actor > .4E5{F{~  
class do_while Q\.~cIw_AQ  
  { x`n$4a'7b  
Cond cd; _N!L?b83P  
Actor act; 2"+8NfFl  
public : yh0zW $  
template < typename T >  *R1 m=  
  struct result_1 IcmTF #{D  
  { BSt^QH-'  
  typedef int result_type; }jHS  
} ; MH@=Qqx#=t  
<,!8xp7,~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} r4&g~+ck  
GaV6h|6_  
template < typename T > Q@]~O-  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const _8x:%$   
  { u#(VR]u\7  
  do {Q9?Q?  
    { kT6h}d^/^  
  act(t); jb;!"HC  
  } ]@E_Hx{S  
  while (cd(t)); mQEE?/xX;  
  return   0 ; {*utke]}*  
} n N.6?a  
} ; BUcPMF%\y:  
.*\TG/x  
.Z%y16)T  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). eC`} oEz  
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。 Y'-@O"pK  
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。 OsI>gX>  
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。 l;{n" F  
下面就是产生这个functor的类: %N5gQXg  
:/YHU3~Y  
*_feD+rq  
template < typename Actor > x\( @ v  
class do_while_actor iF]G$@rbU  
  { We%HdTKT  
Actor act; qTc-Z5  
public : 9C&Xs nk  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} JX4uH>6  
Gy}WZ9{  
template < typename Cond > }!_x\eq^  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; Jr|"QRC  
} ; ~,#zdm1r@  
l0Rjq*5hJ  
y04md A6<  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 dH]0 (aJ  
最后,是那个do_ Z;M}.'BE  
Fuq MT`  
{qxFRi#\k  
class do_while_invoker a,eR'L<"*-  
  { 'T=$Q%Qv  
public : VF#2I %R*  
template < typename Actor > o[=h=&@5p  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const wJ.?u]f@  
  { K]c|v i_D  
  return do_while_actor < Actor > (act); scr`] tD  
} pO]{Y?X:  
} do_; e !V3/*F  
#63)I9>  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 117`=9F  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 *xHj*  
最后来说说怎么处理break和continue =AaTn::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。 Q\H1=8  
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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