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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda GoGohsj  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ~`nm<   
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, /Bg6z m  
l(3'Re  
se^NQ=  
s$SU vo1J  
  class filler XvfcPI6  
  { 7eaA]y~H  
public : yDu yMt#  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} > {'5>6u  
} ; j?d;xj  
-D&.)N9ctQ  
CS^ oiV%{s  
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: 1B9Fb.i  
'$2oSd  
z&;zU)Jvd  
&;r'{$  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); Cg]3(3   
m11"i=S"  
k"3Z@Px:  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 "/ a*[_sV  
L V[66<T  
Z>>gXh<e[  
8|S1|t,  
二. 战前分析 FcA)RsMI*  
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。 Qwp\)jVi  
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 -@gJqoo>  
1`2);b{@  
Tb!B!m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); *783xEF>f  
  /* --------------------------------------------- */ O&rD4#  
vector < int *> vp( 10 ); {|7OmslC@  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); 0~@L%~  
/* --------------------------------------------- */ \ pe[V~F  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); 36x5q 1  
/* --------------------------------------------- */ &2P:A  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); k@cZ"jYA  
  /* --------------------------------------------- */ #G[ *2h~99  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); s&_IWala  
/* --------------------------------------------- */ +[ZMrTW!0C  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); d @^o/w8  
oneSgJ  
I;Z`!u:+  
>~^mIu_BH  
看了之后,我们可以思考一些问题: 2heWE  
1._1, _2是什么? _Gs  
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。 c*M)DO`y;h  
2._1 = 1是在做什么? s$DT.cvO  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 K 8yyxJ  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 + aXk^+~j  
l7D4`i<F  
j"D0nG,  
三. 动工 Mi %1+  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: mhJOR'2  
@y;tk$e  
DS[l,x  
)=,9`+Zta  
template < typename T > u #=kb5}{  
class assignment Qn'r+X5t  
  { 3 4A&LBwC  
T value; l b1sV  
public : [6RV'7`Abj  
assignment( const T & v) : value(v) {} +*:x#$phx  
template < typename T2 > !Wdt:MUI8  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ]X"i~$T1S  
} ; L[QI 5N  
"PDSqYA  
+n8I(l=  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 9rf|r 3  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment )@lo ';\  
$S)e"Po~5  
qhn&;{{  
kw-Kx4 )  
  class holder ]~g|SqPA@  
  { =aCIaL&9Y  
public : v%l|S{>(  
template < typename T > *`pec3"  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 3MBz  
  { P7BJ?x  
  return assignment < T > (t); ru6HnLhL  
} t+4%,n f_1  
} ; gS(: c .  
9q0,K" x)  
-SC2Zgi)A  
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: 1 [~|  
x1hs19s  
  static holder _1; QF.wtMGF&  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 CgTQGJ}-  
)8N)Z~h  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ^B"_b?b  
而不用手动写一个函数对象。 tWX+\ |  
2AdHj&XE  
)l!&i?h%  
IpaJ<~ p  
四. 问题分析 !i"9f_  
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。 dC;d>j,  
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。 >`,#%MH#  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 EK-bvZ  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 l`5}i|4KTW  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 o y%g{,V  
Q&U= jX  
五. 问题1:一致性 (m =u;L"o  
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?| ][$$  =  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 yn ?U7`V  
ywsz"/=@  
struct holder BUy}Rn  
  { .*wjkirF#~  
  // jtVPv]  
  template < typename T > Z]>e& N  
T &   operator ()( const T & r) const \8>N<B)  
  { N(({2'Rr  
  return (T & )r; r{:la56Xd  
} 0\ytBxL  
} ; bl=*3qB  
MgK(gL/&[  
这样的话assignment也必须相应改动: [#@p{[?r  
a~N)qYL:  
template < typename Left, typename Right > }"; hz*a  
class assignment #.G>SeTn2}  
  { {D2d({7  
Left l; $, @ rKRY  
Right r; CPCB!8-5  
public : ^&w'`-ra  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} TXk"[>,:H  
template < typename T2 > UNH}*]u4`  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Y8CYkJTAD-  
} ; O6/=/-?N=c  
G?/8&%8  
同时,holder的operator=也需要改动: 1.OXkgh  
Y<$"]@w  
template < typename T > zZ"')+7q&%  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const : w`i  
  { kU9AfAe  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); LF,c-Cv!jL  
} ;7og  
b8-^wJH!  
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。 1nM?>j%k  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 j~j V`>A  
ne~#{q  
return l(rhs) = r; GH)+yD[o  
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。 ~|d?o5W  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: [`n yq)  
PT*@#:MA  
template < typename Tp > Z.Y8z#[xg  
class constant_t K]azUK7  
  { }j<_JI  
  const Tp t; #(}_2x5  
public : b:d.Lf{y7  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} { dx yBDK  
template < typename T > Hn2Q1lF-ip  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const &(U=O?r7  
  { Ita!07  
  return t; =|t1eSzc  
} ;0}"2aGY  
} ; Z"8cGN'  
2OOj8JS  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 eMMiSO!3  
下面就可以修改holder的operator=了 VQJ5$4a&  
"%iR-s_>  
template < typename T > nLLHggNAV  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const C4d1*IQk  
  { O pX  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ~CTRPH   
} w9?wy#YI  
'`VO@a  
同时也要修改assignment的operator() ;iI2K/ 3  
/|^^v DL  
template < typename T2 > 8{^GC(W{]  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } )uJ`E8>-  
现在代码看起来就很一致了。 WQ`P^5e  
Z"&ODVP  
六. 问题2:链式操作 wx7>0[zE  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 KD<`-b)7<  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 JZ0+VB-3U  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 !Dn1 pjxc  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 Z s!q#qM  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #Yb9w3N  
*wl_8Sis}  
template < typename T > r,@|Snv)  
struct result_1 -P uVI5L<  
  { \FX3=WW  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; f*f9:xUY  
} ; ?4dd|n  
&%51jM<  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: A)0m~+?{J  
'n`$c{N<tM  
template < typename T > , Vr6  
struct   ref w0OK. fj  
  { lcLxqnv  
typedef T & reference; m/c~2?-;  
} ; T>?1+mruM  
template < typename T > o[*ih\d  
struct   ref < T &> jh!IOtf  
  { -2XIF}.Hu  
typedef T & reference; +n]Knfi  
} ; u9%:2$[  
\3UdC{~  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: O$ oN1  
5{=MUU=  
template < typename T > gU$3Y#R  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const Z.19v>-c  
  { XX;%:?n  
  return l(t) = r(t); m=y)i]=1  
} ?|F;x"  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 3Q6#m3AWY  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 _dY}86{  
Hh/#pGf2  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 SQRz8,sqkw  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: O~1p]j  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 DGUU1 vA  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 hkm3\wg  
最后的布局是: B9 {DO  
                Add }6(:OB?  
              /   \ 1&WFs6  
            Divide   5 A~t7I{`  
            /   \ \%*y+I0>  
          _1     3 /qY(uPJ  
似乎一切都解决了?不。 ~~ w4854  
你可以想象一下一个完整的Lambda库,它必然能够重载C++几乎所有的操作符。假设其重载了10个操作符,那么至少会有10个代表这些操作符的functor类。大体上来讲,每一种操作符所对应的functor都应当能够由链式操作产生别的任意一种操作符所对应的functor。(例如:*_1 = 2既是由operator*的functor产生operator=的functor)。可想而知这样一共能产生10*10=100种产生方式。这是对编码的一个大挑战。 t38T0Ao  
如何简化这个问题呢?我们不妨假定,任意一种操作符的functor,都能够产生任意一种操作符的functor,这样,每一种操作符的functor都拥有一样的产生方案。如果某种转换确实是不合法的(例如:A/B=C无论如何也不可能合法),那么在试图产生新functor的时候会出现编译错误。幸好C++的模版是如果不使用就不编译的,因此这种编译错误不会干扰到正常的使用,这正是我们所要的。 Z ISd0hV  
OK,我们的方法呼之欲出了。既然所有的functor都具有一样的产生方案,那么不如大家都不要实现,等到最后统一的在所有的functor里面加上这么一系列的产生代码吧。例如,如果要添加从某functor XXX到operator=的functor的产生代码: ]5L3[A4Vu  
;#Nci%<J\  
template < typename Right > 4WnxJ]5`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const Np)!23 "  
Right & rt) const {RO=4ba{J  
  { &}?e:PEy  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); nhxl#  
} tt91)^GdYa  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 od|.E$B  
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。 vDL/PXNC  
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。 247>+:7z  
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。 e$h\7i:(  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 1A *8Jnw  
且慢,也许立刻就有人跳出来说:这样的话那个XXX怎么写呢?这样不是会导致循环依赖么?这样不是会有downcast么? =ye}IpC*M  
正解,让picker做基类确实不是一个好主意。反过来,让picker继承functor却是一个不错的方法。下面是picker的声明: [\p0eUog/  
hWJc A.A  
template < class Action > IVKE dwA  
class picker : public Action #,pLVt<  
  {  )BB a  
public : C <)&qx3  
picker( const Action & act) : Action(act) {} Ved:w^ ,  
  // all the operator overloaded pu#<qD*w  
} ; |0 VP^md  
{,X(fJ  
Picker<T>继承自T,唯一的作用就是给T添加上了各种操作符的重载函数。 sa ?;D  
现在所有参与行动的functor都要套上一层picker, _1被声明为 picker<holder>, 并且holder中所重载的操作符除了operator()之外全部被移到了picker内。而picker中的操作符重载的返回的functor也必须套上一个picker: %stktVDAP  
b /ySt<  
template < typename Right > 4j{ }{  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const AEJm/8,T  
  { e76)z; '  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); &!Vp'l\9  
} r~t7Z+PXF  
W_EN4p~J  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > )$i3j 1[;  
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。 D.} b<kDD  
_XtY/7n  
template < typename T >   struct picker_maker <k1gc,*  
  { '` "&RuB  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ];YOP%2   
} ; 03y<'n  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > .?TVBbc%5  
  { \k8_ZJw  
typedef picker < T > result; }#M|3h;q9+  
} ; dWSH\wm+  
fE iEy%o  
下面总的结构就有了: xg&vZzcl  
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。 P{ o/F  
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。 +aap/sYp  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 5kz`_\ &  
至此链式操作完美实现。 4RNzh``u  
}"v "^5  
>XN&Q VE  
七. 问题3 j3U8@tuG  
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。 NgKNT}JDv  
o=}?aC3I  
template < typename T1, typename T2 > ho. a93  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 4{=Em5`HbO  
  { M9nYt~vHX  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); o^_am>h  
} jLg4_N1SD  
;8UHPDnst  
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: Rz<fz"/2<  
#Bjnz$KB  
template < typename T1, typename T2 > Qpc>5p![3  
struct result_2 D]REZuHOI  
  { MtljI6  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; o/#e y  
} ; j~0hAKHG  
z#b6 aP  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? c3+vtP&  
这个差事就留给了holder自己。 li?Gb1  
    W=/B[@3'  
tFCeE=4%  
template < int Order > MG|NH0k  
class holder; Bb6_['y  
template <> 1?;s!6=  
class holder < 1 > IZGty=Q_  
  { @NZ?D0"  
public : U.\kAEJ  
template < typename T > VlH9ap  
  struct result_1 MLl:)W*  
  { pmZr<xs   
  typedef T & result; xfilxd  
} ; \BA_PyS?W+  
template < typename T1, typename T2 > 9ZwhC s O  
  struct result_2 Ru/3>n  
  { _kfApO )O  
  typedef T1 & result; xYbF76B  
} ; c8'?Dd  
template < typename T > n:{yri+  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const gg=z.`}  
  { 98l#+4 +  
  return (T & )r; iPao54Z  
} p-Z5{by  
template < typename T1, typename T2 > umciP  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const +-ue={ '  
  { TAP/gN'  
  return (T1 & )r1; Rh39x-`Z  
} aX! J0&3  
} ; Ty>`r n  
Wjp<(aY[  
template <> {az8*MR=X  
class holder < 2 > ~dv C$   
  { x~ I cSt  
public : RSy1 wp4W  
template < typename T > 1'h?qv^(  
  struct result_1 `eA0Z:`g!  
  { ) E5ax~  
  typedef T & result; Xa36O5$4]9  
} ; j&F&wRD%r  
template < typename T1, typename T2 > 9,4a?.*4~  
  struct result_2 Bi]%bl>%  
  { iC 2:P~  
  typedef T2 & result; g\ 2Y605DM  
} ; GerZA#  
template < typename T > <I7UyCAF  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R6ywc "xE  
  { M C>{I3  
  return (T & )r; ~Oolm_+{}  
} >[[< 5$,T  
template < typename T1, typename T2 > {Tx+m;5F  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wI)W:mUZZ  
  { ]RV6( |U4_  
  return (T2 & )r2; 3=` UX  
} K}6}Opr,Tt  
} ; _uDtRoI8  
@qeI4io-n  
!5pp A  
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> >。 >LLFe~9`g  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: h)sc-e  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: G'!Hc6OZ  
Oa{M9d,l  
return l(i, j) = r(i, j); {R(q7ALR  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) kIQMIL0+  
Xf:-K(%e  
  return ( int & )i; bBGLf)fsTG  
  return ( int & )j; t1xX B^.M{  
最后执行i = j; iidK}<o  
可见,参数被正确的选择了。 =*t)@bn  
gq/q]Fm\  
O -@7n0  
Hh,\>= ':  
8I JFQDGA9  
八. 中期总结 N'IzHyo.  
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: T<!TmG  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 oA`Ncu5  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 pj'Yv  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor ="MG>4j3.F  
zvE]4}VL?  
V;9.7v  
:0r@o:H  
gmt`_Dpm$  
Tk)y*y  
九. 简化 pX"f "  
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。 .^uNzN~  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 k: D<Q  
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: po!0j+r3  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 L\!Pa+Iod  
  +-*/&|^等 OF!(BJ L  
2. 返回引用。 }{HlY?S  
  =,各种复合赋值等 e_7a9:2e  
3. 返回固定类型。 x]w%?BlS  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) G$WMW@fy  
4. 原样返回。 VP5_Y1e7  
  operator, (;\JCeGA  
5. 返回解引用的类型。 !Vy/-N  
  operator*(单目) h ~v8Q_6  
6. 返回地址。 90 (JP-  
  operator&(单目) `N;JM3 ck  
7. 下表访问返回类型。 1InG%=jLo  
  operator[] Ea 0 j}  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 o#CNr5/  
  operator<<和operator>> =#^\ 9|?$  
]v$VZ '  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 eWE7>kwh  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 624l5}@:  
ELPzqBI  
template < typename Left > 5!-'~W  
struct value_return :(E.sT "R  
  { '8PZmS8X9  
template < typename T > B/AS|i] sM  
  struct result_1 >,7 -cm=.  
  { ,x&T8o/a  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; #,lJ>mTe4  
} ; [s"xOP9R  
AfB,`l`k  
template < typename T1, typename T2 > )$XcO]  
  struct result_2 m?0caLw<  
  { vjmNS=l  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; ch!/k  
} ; "`s{fy~mV  
} ; e+Vn@-L;  
s$s~p +U  
,'Zs")Ydp  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait V\vt!wBcB  
<>%2HRn<u  
下面我们来剥离functor中的operator() M*<Ee]u  
首先operator里面的代码全是下面的形式: AhWcJD]  
2Jm#3zFYz3  
return l(t) op r(t) E.45 s? r  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) `r+zNJ@q  
return op l(t) M8(N9)N  
return op l(t1, t2) [`2V!rU  
return l(t) op rv ouE:  
return l(t1, t2) op +XMKRt  
return l(t)[r(t)] b"k1N9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] 4c0 =\v  
{Dupk0'(  
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: k nTCX  
单目: return f(l(t), r(t)); eaB6e@]@  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); rK(TekU  
双目: return f(l(t)); _X;xW#go  
return f(l(t1, t2)); 9(eTCe-~6  
下面就是f的实现,以operator/为例 +6-_9qRq  
1UdET#\  
struct meta_divide rrz^LD  
  { 1L3 +KD~  
template < typename T1, typename T2 > >sGIpER7  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) @|N{E I  
  { 2K wr=t  
  return t1 / t2; @` 5P^H7  
} *QH~ z2:[  
} ; xU9T8Lw  
V96:+r  
这个工作可以让宏来做: [`(W(0U%  
3'2>3Y/7Bb  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ `cgyiJ  
template < typename T1, typename T2 > \ sYa;vg4[  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; <Ukeq0  
以后可以直接用 Smg z}  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) [SJ3FZ<  
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 jEu-CU#:  
(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。。。) o&-D[|E|  
<!;NJLe`  
r?7tI0  
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  |pgrR7G'  
vX30Ijm  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > Yc^;?n`x  
class unary_op : public Rettype 6 9+Pf*  
  { Xnc?oT+  
    Left l; \&BT#8ELG  
public : c'md)nD2M  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} H'a6] ]2  
d RIuA)0s  
template < typename T > <~z@G MQCf  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const 40=*Ul U-  
      { *{x8@|K8  
      return FuncType::execute(l(t)); 7/e25LS!`U  
    } $&Lw 2 c0  
'"C& dia  
    template < typename T1, typename T2 > W>y >  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Bi-x gq'z  
      { .VXadgM  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); ?uh%WN6nU]  
    } =[do([A  
} ; aE(DNeG-H  
<5O:jd  
P1_6:USBM  
同样还可以申明一个binary_op &[b(Lx|i  
t9~Y ?  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s7?d_+O  
class binary_op : public Rettype T deHs{|  
  { #b,! N  
    Left l; 'IQ;; [Q  
Right r; !,<rW<&;  
public : fD<0V  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} A=96N@m6  
+k;][VC[O  
template < typename T > zD@RW<M  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const NjFlV(XT}  
      { o)WzZ,\F^J  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); +OaBA>Jh9  
    } gY {/)"  
U_sM==~  
    template < typename T1, typename T2 > }Jo}K) >!  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const EG!Nsb^,  
      { "M}3T?0 O  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); tS3!cO\  
    } 3w&Z:<  
} ; 6GMwB@ b  
s:xt4<  
nTv^][  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 |-9##0H  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 9}T(m(WQVu  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) }xJ!0<Bs  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 @{@DGc  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Z{^Pnit  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 }hA)p:  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Lvb'qZ6n  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) uWLf9D"  
下面是修改过的unary_op /u~L3Cp(  
RDxvN:v  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ?$@E}t8g\  
class unary_op |Hv8GT  
  { ;"2(e7ir  
Left l; 9~v#]Q}Z}4  
  uoq|l  
public : byHXRA)39  
~? n)/i("  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} R[W'LRh~:1  
DD'RSV5]  
template < typename T > G&q@B`I  
  struct result_1 :gM_v?sy  
  { +{\b&q_  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; PTpGZ2FZ  
} ; PNpH)'C|  
&UQP9wS4v  
template < typename T1, typename T2 > x75 3o\u!  
  struct result_2 ]]hsLOM]  
  { EouI S2e;a  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }F-,PSH Ml  
} ; TOsHb+Uv  
]RuH6d2d|  
template < typename T1, typename T2 > NchEay;`  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const >mMmc!u>G  
  { V 9;O1  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); +7Qj%x\  
} XZ 4H(Cj  
^. ~ F_  
template < typename T > Ubv_ a  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const }g"K\x:Z  
  { G(hzW%P  
  return OpClass::execute(lt(t)); (,['6k<  
} b?:SCUI  
 z:d+RMA  
} ; &ER,;^H `6  
o(YF`;OhvS  
Lf+3nN  
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 'ALe>\WO  
好啦,现在才真正完美了。 r5Xi2!  
现在在picker里面就可以这么添加了: nXW]9zC"/  
n==+NL  
template < typename Right >  Fq!- %Y  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const ;m}o$`  
  { Lu[xoQ~I  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 15cgmZsS  
} xHaoSs*C9  
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。 i>PKE.  
}-PV%MNud  
$ItPUYi";  
oN[# C>#(  
y*j8OA.S  
十. bind ?>iZ){0,  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 R ]y9>5 'U  
先来分析一下一段例子 89fl\18%  
S%7%@Qs"%  
1-}$sO c  
int foo( int x, int y) { return x - y;} r'J3\7N!u  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 +\66; 7]s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 An=Q`Uxt/  
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。 s/OXZ<C|  
我们来写个简单的。 u`wT_?%w  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: C44*qiG.  
对于函数对象类的版本: ^ =RSoR  
O;RNmiVoq  
template < typename Func > ; Rd\yAG  
struct functor_trait 6gD|QC~;  
  {  o[>p  
typedef typename Func::result_type result_type; $F~hL?"?  
} ; (Ek=0;Cr  
对于无参数函数的版本: @v=A)L  
etL)T":XV  
template < typename Ret > vA#?\j2  
struct functor_trait < Ret ( * )() > N0&#fXO  
  { K9Bi2/N  
typedef Ret result_type; #*;Nb  
} ; l( ?Yx  
对于单参数函数的版本: * TR ~>|  
6WEu(}=  
template < typename Ret, typename V1 > C lzz!v  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > UE/N-K)`  
  { %M;{+90p>t  
typedef Ret result_type; 0 = - D  
} ; g# <M/qn  
对于双参数函数的版本: -u%'u~s  
P8;f^3V(+/  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > ot.R Gpg%  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > -I{J]L$S #  
  { U4,hEnJBT  
typedef Ret result_type; nuX W/7M  
} ; n`g:dz  
等等。。。 *!x/ia9  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy +hd1|qa4  
2`w\<h  
template < typename Func > aoS]Qp  
struct func_return .X(ocs$}  
  { da53XEF&  
template < typename T > ^p!bteA>  
  struct result_1 s*W)BK|+?  
  { ]<\; -i)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Ow7I`#P  
} ; >zWVM1\\j  
9 TILrK  
template < typename T1, typename T2 > xn)r6  
  struct result_2 &_y+hV{  
  { %]@K}!)2  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; @DYkWivLu  
} ; /WI HG0D  
} ; d<l-Ldle  
,JmA e6  
Y4dTv<=K@i  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 ?4}EhXR(  
r.;(Kx/M  
template < typename Func, typename aPicker > 8yc?9&/ |  
class binder_1 zVs|go>F  
  { aXefi'!6  
Func fn; S+C^7# lT  
aPicker pk; s% ~p?_P   
public : MF^I] 7_  
P=9Zm  
template < typename T > ^NTOZ0x~#  
  struct result_1 T4{&@b 0*  
  { CfnRcnms  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; eX>X=Ku  
} ; JSQ*8wDcl  
.o5r;KD  
template < typename T1, typename T2 > o$r]Z1  
  struct result_2 ^R4eW|H  
  { k6 f;A  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; |79!exVMBp  
} ;  ]=g |e  
x9NLJI21/  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} GcPhT  
<ST#< $%  
template < typename T > i>[1^~;  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const KCed!OJ+  
  { &p$SFH?s  
  return fn(pk(t)); t9()?6H\  
} Xsc5@O!  
template < typename T1, typename T2 > -W+67@(\8H  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const w{"GA ~=  
  { 1H_#5hd  
  return fn(pk(t1, t2)); 9{bzxM  
} :[N[D#/z  
} ; ]4>[y?k34  
7o+!Gts]  
=7mR#3yt  
一目了然不是么? QPfS3%p`  
最后实现bind |8"~ou:.  
-$4%@Z  
SS;QPWRZ  
template < typename Func, typename aPicker > FBcF  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) yX(6C]D  
  { %d9UWQ  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); $0Y&r]'  
} 0PnW|N0  
 ~Rcd  
2个以上参数的bind可以同理实现。 '.@R_sj   
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。 j]<T\O>t>  
0\jOg  
十一. phoenix 3Fn26Ri j  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧:  v|Tg %  
UG>OL2m>5  
for_each(v.begin(), v.end(), |Tz4xTK  
( q $`:/ ehw  
do_ LxVd7r VY6  
[ ?Y'S /  
  cout << _1 <<   " , " d/(=q  
] &hba{!`y  
.while_( -- _1), WL}6YSC  
cout << var( " \n " ) =D4EPfQn1  
) LZG^\c$  
); -i'T!Qg1  
H+3I[`v  
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: C<fNIc~.  
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 )B*?se]LJ  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 ?4Z0)%6  
那么我们就照着这个思路来实现吧: jl2nRo  
) ZOmv  
S_:(I^  
template < typename Cond, typename Actor > @6$r| :]G-  
class do_while );z}T0C  
  { %MP s}B  
Cond cd; [ylGNuy  
Actor act; [NvEX Td  
public : B:z-?u#B  
template < typename T > =,[46 ;q  
  struct result_1 4 _N)1u !  
  { ja7Z v[  
  typedef int result_type; %TG$5' )0  
} ; q'hV 'U  
Bw*z4qb{yH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} _T5~B"*  
oJ8_hk<Va8  
template < typename T > 2,&lGyV#  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const cJ8F#t  
  { &F'v_9  
  do =b%J@}m`&  
    { B0z.s+.  
  act(t); 9'toj%XQ  
  } Hs=!.tZ,  
  while (cd(t)); 7^iF,N  
  return   0 ; 6ddkUPTF  
} /2dK*v0  
} ; p!aeL}g`  
g-p OO/|  
SC2C%.%l`  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). q qzQKN  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 : 6>H\  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 P>@`hZ9 o  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 D?\K~U* >  
下面就是产生这个functor的类: F41!Dj7  
P1) 80<t  
`FJnR~d  
template < typename Actor > fr#lH3  
class do_while_actor `8dE8:# Y  
  { @L<[38  
Actor act; DQlaSk4hF_  
public : b7AuKY{L  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} uaPBM<  
Msd!4TrBJ  
template < typename Cond > Km <Wh=  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; GmL|76  
} ; jm-0]ugY&`  
0dcXgP  
{my=Li<_H  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 OaCL'!  
最后,是那个do_ (v  4  
5GJ0EZ'X  
;2@sn+@  
class do_while_invoker "ZyHt HAK  
  { P/I{q s  
public : ^CK)q2K>[  
template < typename Actor > )b%c]!  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const gs8L/veP  
  { Ox~'w0c,f  
  return do_while_actor < Actor > (act); Tc88U8Gc  
} Y$ChMf  
} do_; R NA03  
amBz75N{  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? :x{Q  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 68HX,t  
最后来说说怎么处理break和continue {-Y_8@&  
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。 tJwF h6  
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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