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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda '$@bTW  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 $n30[P@p;  
在C++中,STL的很多算法都要求使用者提供一个函数对象。例如for_each函数,会要求用户提供一个表明“行为”的函数对象。以vector<bool>为例,如果想使用for_each对其中的各元素全部赋值为true,一般需要这么一个函数对象, ai!zb2j!E  
OaeGukhX&  
w^e5"og]  
lLq:(zMH  
  class filler =.Tc l"O[  
  { Cy'0O>v5  
public : fO+$`r>9  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} uTgvMkO  
} ; \G+ hi9T(  
uAd4 Zz  
\t6k(5J  
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: \OV><|Lkh  
JVPl\I  
W$g<nhLK  
S${n:e0\  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); g%P6f  
KCE5Z?k  
>}& :y{z~  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 k}xXja*  
k E^%w?C  
{tq.c9+!d  
p ~/  
二. 战前分析 z}>q/!q  
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。 WInfn f+'  
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 =0Z^q0.  
i&%~:K*  
P;.j5P^j`  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); T1\LS*~!  
  /* --------------------------------------------- */ <OQn |zU\  
vector < int *> vp( 10 ); f6\`eLGi1  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); G?p !*7N  
/* --------------------------------------------- */ MLbmz\8a  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); ,".1![b  
/* --------------------------------------------- */ 3`%]3qd}  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 );  `7v"(  
  /* --------------------------------------------- */ #@rvoi  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); +7<W.Zii  
/* --------------------------------------------- */ |"j{!Ei  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); V 6DWYs>  
aYJTSgW  
v:$Ka@v6  
Y (a0*fh  
看了之后,我们可以思考一些问题: O)bc8DyI  
1._1, _2是什么? 0| a,bwZ  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 %5?Zjp+9  
2._1 = 1是在做什么? 6cO3 6  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 (hB+DPi  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 GkOZ =ej  
/AT2<w  
bdS  
三. 动工  S2;u!f  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: k H.e"e  
^x BQ#p  
#N?VbDK9_  
W 'w{}|  
template < typename T > ^k* h  
class assignment \LN!k-c  
  { -:$#koW  
T value; zwLJ|>  
public : W@b Z~Q9  
assignment( const T & v) : value(v) {} HX)oN8  
template < typename T2 > TJ_<21a  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } }0y2k7^]  
} ; nM<B{AR5^  
bR\Oyd~e  
u~]O #v  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 lG1\41ZxB  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment y-.<iq  
5YZh e4R  
_A>?@3La9  
k1.h|&JJN  
  class holder )z" .lw  
  { %X5p\VS\7  
public : mqt$'_M  
template < typename T > ~;V5*t  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const L?Fb}  
  { h/i L/Q=  
  return assignment < T > (t); io[>`@=  
} uht>@ WSg|  
} ; ehpU`vQz  
e|-%-juI  
?@>PKUv{  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: b] 5i`  
6T9?C|q  
  static holder _1; 85}S8\_u  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 Os rHA  
E',z<S  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); _spW~"|G  
而不用手动写一个函数对象。 ,pTj'I  
)8Q;u8jm1  
(zmL MG(R  
CVAX?c{   
四. 问题分析 N 4!18{/2  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 r.JM!x8  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 p0|PVn.^h  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 _w.H]`C!X  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 BwJL)$D<S  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 Qq|c%FZ  
y),yks?iv  
五. 问题1:一致性 ,SF>$ .  
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?| /a .XWfu  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 v;WfcpWq2  
{hH8+4c7  
struct holder B>kVJK`X  
  { !r#36kO  
  // f;`7}7C  
  template < typename T > 2Kmnt(>  
T &   operator ()( const T & r) const riu_^!"Z_  
  { ~p!=w#/  
  return (T & )r; !^x;4@Ejm  
} 1)BIh~1{p  
} ; 0 3?7kAI  
J?$`Tnx^  
这样的话assignment也必须相应改动: 8=-/0y9,  
&-c{  
template < typename Left, typename Right > tJa*(%Z?f  
class assignment \hO}3;*&  
  { c$n`=NI  
Left l; .5E6 MF  
Right r; +v)+ k  
public : "<$JU@P  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} aInh?-  
template < typename T2 > MFtC2*  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } r @URs;O=  
} ; PN"=P2e/ 6  
-%_vb6u  
同时,holder的operator=也需要改动: @#>YU  
tE$oV  
template < typename T > ;[q>  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const Da)H/3ii  
  { i$g6C  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); Fp(-&,L0fc  
} <Em|0hth  
}08Sv=XM  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 68()2v4X  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 G2s2i2& 6E  
6[3>[ej:x  
return l(rhs) = r; j\\uW)ibG  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 Vwpy/5Hmp  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: n48%Uwa,  
) :st-I!o  
template < typename Tp > WxJV zHtR  
class constant_t El^V[s'3  
  { EG J/r  
  const Tp t; qM(@wFg  
public : k0IztFyj:R  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} LJwy,-  
template < typename T > _X~xfmU  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const  r<1.'F  
  { bcUa'ZfN<  
  return t; C,) e7  
} bqwn_=.  
} ; ^5Ob(FvU  
T( CTU/a-,  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Z^t{m!v  
下面就可以修改holder的operator=了 >f:OU,"  
?/YT,W<c;&  
template < typename T > CP LsSv5  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const R,8460e7  
  { =kBWY9 :$,  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ZJ%iiY  
} z]R% A:6K  
*@fVogr^  
同时也要修改assignment的operator() Q[&CtM  
X8 A$&  
template < typename T2 > i{}Q5iy  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } T1A/>\Ns  
现在代码看起来就很一致了。 t $u.  
Io4Ss1="  
六. 问题2:链式操作 Y.#:l<  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 8S@"6TG`  
其实问题1已经为我们处理掉了大量的问题。如果_1,functor,常量彼此之间不统一为functor,那么链式操作的时候就要时刻小心一个对象是_1还是functor还是常量,会大大增加编码的难度。 )E}eK-Yu  
事实上,首先要解决的是,如何知道一个functor的operator()的返回值的类型。遗憾的是,我并没有找到非常自动的办法,因此我们得让functor自己来告诉我们返回值的类型。 ,h },jkY4  
比较麻烦的是,operator()的返回值一般和其参数的类型相关,而operator()通常是一个模版函数,因此其返回值类型并不能用一个简单的typedef来指定,而必须实现一个trait。 \os"j  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct **~1`_7~*  
4Ep6vm X  
template < typename T > t/c)[l hV  
struct result_1 [g@ .dr3t  
  { *|S{%z9>  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; 7,2#0Z`ge  
} ; >_u5"&q  
DxzNg_E]  
那么如果参数为T,其返回值类型就为result_1<T>::result。上面代码的ref<T>为一个类型转换类,作用是返回T的引用。不直接加上&符号的原因是如果T本身就是Q的引用Q&,那么Q&&是非法的。因此ref的实现即为: }3 S6TJ+  
l*|m(7s  
template < typename T > #F:\_!2c  
struct   ref 4=ZN4=(_[  
  { tREC)+*\  
typedef T & reference; S!g0J}.z  
} ; f"d4HZD^  
template < typename T > L r9z~T:ED  
struct   ref < T &> :pGgxO%q  
  { |K'7BK_^J  
typedef T & reference; I7{ Q\C4  
} ; f=Kt[|%'e  
10ZL-7D#m  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: SAUG+{Uq  
7s2e> 6Q[  
template < typename T > ZnRE:=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const ke5_lr(  
  { WbHI>tt  
  return l(t) = r(t);  4FcY NJq  
} Wq/0}W.  
可能大家已经注意到我定义assignment的operator()的返回类型的时候,是直接将其定义为Left的operator()返回类型的引用形式,如果实际上处理的对象的operator=并不是按照常理来声明的,那么这段代码可能就编译不过。这的确是一个很麻烦的事情。实际上,在gcc下,使用typeof关键字可以很容易的得到该类型的operator=的返回类型,就可以让这段代码变得更有通用性。然而为了实现可移植性,我不得不放弃这个诱人的想法。 ($s%B  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。  r95$( N  
? W2W y\  
有了这个result_1,链式操作就简单多了。现在唯一要做的事情就是让所有的functor都重载各种操作符以产生新的functor。假设我们有add和divide两个类,那么 r&O:Bt}x  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: csms8J  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 skBzwVW I  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ; d :i  
最后的布局是: lKLb\F%  
                Add 9I*i/fa  
              /   \ !kWx'tJ$  
            Divide   5 q Qc-;|8  
            /   \ ez^b{s`  
          _1     3 H JjW  
似乎一切都解决了?不。 (!dwUB  
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。 TuMD+^x  
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。 c7/fQc)h4d  
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: 'DCB 7T8  
d<>jhp5el  
template < typename Right > =d1R9O  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ~w}Zv0  
Right & rt) const 1/ vcj~|)t  
  { _|KeB(W  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); ?ubIh.d  
} U66zm9 3&  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 q-nM]Gm  
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。 b`X"yg+  
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。 \I~9%QJ>  
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。 TDjjaO  
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。 vV /fTO  
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? `yWWX.`  
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: ^*+-0b;[G  
.="[In '  
template < class Action > w\Bx=a>vc  
class picker : public Action 4P$#m<;t  
  { XjV,wsZ=  
public : #>(h!lT_  
picker( const Action & act) : Action(act) {} ]5hGSl2  
  // all the operator overloaded XCku[?Ix  
} ; [iT#Pu5  
6j=a   
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。 rw]*Nxgr  
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: ]{E{ IW8  
3&vUR(10  
template < typename Right > ^fbw0  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const ,L,?xvWG  
  { X~5kgq0"  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); SBqx_4}  
} `DcZpd.n  
\`,,r_tO  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 'UL"yM  
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。 f/K:~#k  
Z|dng6ck  
template < typename T >   struct picker_maker 4.0JgX  
  { B:QAG  
typedef picker < constant_t < T >   > result; O)WduhlGQ  
} ; kpt 0spp  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X4}Lg2ts  
  { mtu`m6Xix  
typedef picker < T > result; a]u1_ $)  
} ; vW:XM0  
6=xbi{m$  
下面总的结构就有了: \IG"Te  
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。 4'ymPPY  
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。 ~}F$1;t0  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 JYU0&nZl4  
至此链式操作完美实现。 =/]d\JSp  
,6FmU$ Kn  
0(~,U!g[=  
七. 问题3 Ib665H7w  
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。 3gzcpFNqX  
tZn=[X~Vw@  
template < typename T1, typename T2 > y vz2eAXa  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const FD*w4U5  
  { } I;5yk,o  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); ><Z`) }f  
} V=|X=:fuih  
4)=\5wJDg1  
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: /\&Wk;u3  
h% T$m_  
template < typename T1, typename T2 > :~1p  
struct result_2 +8etCx  
  { ".R5K ?  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; #aV2+`d  
} ; V=g<3R&  
 j,c8_;X!  
显然,各个functor似乎根本不理会各个参数那个是_1, 那个是_2, 那么最后是怎么选择的呢? p|b&hgA  
这个差事就留给了holder自己。 [$b\#{shtP  
    t6H9Q>*  
!\%0O`b^4  
template < int Order > O-ZB4hN8  
class holder; |p1 pa4%}  
template <> |:?JSi0  
class holder < 1 > (Mw<E<f  
  { !@<>S>uGG  
public : yIdM2#`u  
template < typename T > Ltt+BUJc  
  struct result_1 ^?3e?Q?  
  { iqj ZC80  
  typedef T & result; I3ZbHb-)_,  
} ; d\{#*{_A  
template < typename T1, typename T2 > ^YLpZoo  
  struct result_2 O]Mz1 ev|  
  { 4&c7^ 4w~  
  typedef T1 & result; _(<D*V[  
} ; 9-9:]2~g!  
template < typename T > cNd2XQB9=  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const  FGP~^Dr/  
  { 68^5X"OGF  
  return (T & )r; m%hUvG| i  
} q3s +?&  
template < typename T1, typename T2 > t,2Q~ied=  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const 8VwByk8  
  { `Oc`I9  
  return (T1 & )r1; A%G \ AT  
} 'h6Vj6  
} ; Gv};mkX[N  
aDik1Q  
template <> p2UZqq2  
class holder < 2 > Gu3'<hTlxd  
  { ?*~Pgh >uL  
public : .7HnWKUV  
template < typename T > mQOYjy3  
  struct result_1 ,DT =(  
  { cQaEh1n  
  typedef T & result; W~1MeAI  
} ; GoGo@5n(Z  
template < typename T1, typename T2 > i*JbFukG  
  struct result_2 =v$H8w  
  { \gE3wmSJ,  
  typedef T2 & result; wb>>bV+U  
} ; ;b""N,  
template < typename T > (]yOd/ru/C  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const *1L;%u| [  
  { k-( hJ}N  
  return (T & )r; N2"4dVV;  
} Y(D@B|"'m  
template < typename T1, typename T2 > #]yb;L  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const h%Nbx:vKk  
  { 7b2N'^z}  
  return (T2 & )r2; %0PZZl5b  
} Hset(-=X  
} ; C<.t'|  
7b_Ihv   
qR~s&SC#  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 TT429  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的:  4^L+LY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用:  (BgO<  
%EuXL% B  
return l(i, j) = r(i, j); od- 0wJN-m  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) aQ ~  
1f 0"z1   
  return ( int & )i; r"a4 ;&mf  
  return ( int & )j; }31z 35  
最后执行i = j; <mc[-To  
可见,参数被正确的选择了。 -4p^wNR  
.&ynS  
h-1eDxK6  
 _"ysJ&  
\jdpL1  
八. 中期总结 EiY i<Z_S  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: urHQb5|T}  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 /hue]ZaQq  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 *R*Tmo"  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor Ah_'.r1<P9  
#]ii/Et#x  
?Rl?Pp=>  
z,nRw/o  
~>@Dn40  
- v9V/LJ  
九. 简化 `@{qnCNQ  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 A$RN7#  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 9-+6Ed^2  
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: x C'>W"pY  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 DVYY1!j<  
  +-*/&|^等 ]?L?q2>&  
2. 返回引用。 <3;/,>^ Pm  
  =,各种复合赋值等 $S$%avRX  
3. 返回固定类型。 Aa&3x~3+  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 5Mb1==/R  
4. 原样返回。 :~ 3/  
  operator, |WeLmy%9  
5. 返回解引用的类型。 ,\5]n&T;r  
  operator*(单目) #Dx$KPD  
6. 返回地址。 bwo"s[w  
  operator&(单目) O'deQq[  
7. 下表访问返回类型。 m=2TzLVv  
  operator[] /^ v4[]  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 }k}5\%#li5  
  operator<<和operator>> J4te!,  
Mg95us  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 Q]7Q4U  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: _OTkv6;4n  
WK#lE&V3  
template < typename Left > nX>k}&^L  
struct value_return /Mf45U<  
  { L iJ;A*  
template < typename T > io:?JnQSA  
  struct result_1 il-v>GJU7{  
  { T7n;Bf  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; K/Axojo  
} ; ;W#G<M&n'  
x>5#@SX J  
template < typename T1, typename T2 > Hu x#v>e  
  struct result_2 Tk/K7h^  
  { bt#=p 7 W  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; &%J{C3Q9  
} ; |mrAvm}  
} ; 52*zX 3  
8(%iYs$  
W"|89\p}  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait v}-'L#6  
z@&_3 Gl  
下面我们来剥离functor中的operator() R\yw9!ESd  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ms3Ec`i9  
&&[j/d}J  
return l(t) op r(t) q{c6DCc]\  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) \VPU)  
return op l(t) hdN3r{  
return op l(t1, t2) \u,hS*v0  
return l(t) op uZId.+Rk  
return l(t1, t2) op g}' "&Y  
return l(t)[r(t)] U,Z.MP Q  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] TA}gCXE e  
*8"5mC ;"  
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: 9ZG.%+l  
单目: return f(l(t), r(t)); xgJ2W_  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); W ;IvR   
双目: return f(l(t));  7P]_03  
return f(l(t1, t2)); Z/hSH 0(~  
下面就是f的实现,以operator/为例 R^dAwt`.D  
2hf]XV\  
struct meta_divide f? [y-  
  { y S7[=S  
template < typename T1, typename T2 > [F+lVb  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Wuye:b!  
  { /5suyM=U  
  return t1 / t2; "S#0QH%5  
} ^#exs Xy  
} ; sKjg)3Sl  
nb'],({:9  
这个工作可以让宏来做: LUKdu&M  
 UX2`x9  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ N+!{Bt*  
template < typename T1, typename T2 > \ } RG  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; .knRH^  
以后可以直接用 l $d4g?Z  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) <JYV G9s}  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 :(A]Bm3  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) rN$_(%m_N  
rq}ew0&/  
_l}&|:  
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 <J{VTk ~  
GIo&zPx  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > 5x4JDaG2  
class unary_op : public Rettype E+>Qpy  
  {  z{``v|K  
    Left l; 6!Ji-'\"  
public : hRxR2  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} )"A+T&  
C#>c(-p>RC  
template < typename T > zWB>;Z}  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const N}VKH5U|  
      { 3HFsR)  
      return FuncType::execute(l(t)); `<y2l94tL  
    } |53Zg"!  
2HkP$;lED  
    template < typename T1, typename T2 > e}kEh+4  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const cl1h;w9s  
      { M*8Ef^-U`t  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); lkFv5^%  
    } 5cgDHs  
} ; %{&yXi:mS  
Po(9BRd7  
gAgzM?A1(  
同样还可以申明一个binary_op rMfp%DMA  
CdatN$/*  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > &'c1"%*%8>  
class binary_op : public Rettype >UZfi u  
  { /V2 ^/`&;a  
    Left l; 5RI"g f  
Right r; !95ZK.UT  
public : 5R/k -h^`  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} a0CmCv2#  
ArbfA~jXB  
template < typename T > f77Jn^Dt  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const EFqWnz  
      { &JtK<g  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); -+#\WB{AI  
    } <8+.v6DCd  
C:0Ra^i ?L  
    template < typename T1, typename T2 > DE^{8YX,  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const K.",=\53  
      { vv"_u=H  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); #l+U(zH:JG  
    } "S_t%m&R  
} ; k^S=i_ U  
bh3}[O,L A  
u! x9O8y  
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 2u*o/L+  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 NK~j>>^;v  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) "qIO,\3T  
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。 lBgf' b3$  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Q(T)s  
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。。。 y5RcJM  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 Tc T%[h!  
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) SwV0q  
下面是修改过的unary_op uqXvN'Jr  
4! XB?-.  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > ow>^(>^~  
class unary_op Ym8G=KA  
  { ZXFM_>y 5  
Left l; 506B =  
  zVd2kuI&?  
public : U_wn/wcLS  
S}cpYjnH8  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} jY(' ?3  
cuB~A8H#}  
template < typename T > w\:-lXw  
  struct result_1 :0Rd )*k,v  
  { /![S 3Ol  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; wbyY?tH  
} ; Wr a W  
\=kH7 !  
template < typename T1, typename T2 > %r=uS.+hrF  
  struct result_2 | Z0?  
  { 3qXOsa7  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; <_dyUiT$J  
} ; `kpX}cKK}  
<IC=x(T  
template < typename T1, typename T2 > <%8j#@OdZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const E5~HH($b  
  { /!=uM .  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); *!$4   
} m$ )yd~  
h q6B pE  
template < typename T > me_DONW  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const =!w5%|r.  
  { v~H1Il_+  
  return OpClass::execute(lt(t)); mS p -  
} *`mPPts}  
zH0%; o}  
} ; yM}}mypS  
9z$]hl  
WS/^WxRY  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug n#uH^@#0  
好啦,现在才真正完美了。 +iz5%Qe<f  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5Q#;4  
J*o :RnB  
template < typename Right > I L 'i7p  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const y>Zvose  
  { e6z;;C@'G  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); 1P. W 34  
} K_{f6c<  
有点长不是么?不过实际代码量减少了很多,而且此后如果支持的参数上限发生变化,我们就只需要修改binary_op和unary_op就行了。 HJhPd#xCW  
jL(=<R(~y  
-wH#B<'  
 }fpK{db  
nfJ|&'T  
十. bind >@KQ )p' `  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 CoDu|M%  
先来分析一下一段例子 )G\23P  
K{.s{;#  
7F5 t&  
int foo( int x, int y) { return x - y;} e^&QT  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 'Y IFHn$!  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 veFl0ILd  
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。 Gtd!Y x  
我们来写个简单的。 )xX(Et6+`  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: "nPmQ  
对于函数对象类的版本: 3 $ cDC8  
=2] .G Gg  
template < typename Func > dB+x,+%u+  
struct functor_trait ?VrZM  
  { r5jiB L~  
typedef typename Func::result_type result_type; >!s =f  
} ; $/90('D  
对于无参数函数的版本: f#_XR  
kT@RA}  
template < typename Ret > ,DK|jf  
struct functor_trait < Ret ( * )() > ;ZHKTOoK  
  { "D}PbT[V  
typedef Ret result_type; a\S"d  
} ; ]:i :QiYD  
对于单参数函数的版本: i>HipD,TD  
7 Bm 18  
template < typename Ret, typename V1 > /%EKq+ZP  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > >^LVj[.1  
  { D M(WYL{  
typedef Ret result_type; _P 0,UgZz  
} ; F, Y@  
对于双参数函数的版本: +Mc kR  
vpcHJ^19  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wUWSW<  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > .281;] =  
  { P*oKcq1R  
typedef Ret result_type; j}uFp|df<  
} ; ,B%M P<Rz1  
等等。。。 xB_F?d40T5  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy #/$}zl  
["- pylhK  
template < typename Func > ;j])h !8X  
struct func_return k@JDG]R<{  
  { Mez;DKJ`  
template < typename T > &,4]XT  
  struct result_1 A`Q'I$fj  
  { '\\dh  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; ";E Mu(IXb  
} ; .yE!,^j.gB  
AN7WMX  
template < typename T1, typename T2 > OLJb8kO  
  struct result_2 $C0Nv Jf  
  { sUN>uroi !  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; >8Wvz.Nq/  
} ; La48M'u  
} ; }dw`[{cm  
^ j;HYs_  
9PjL 4A  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 `<kHNcm  
WJ=DTON  
template < typename Func, typename aPicker > &I: [ 'l!  
class binder_1 /tl/%:U*.  
  { 1RM;"b/  
Func fn; vA@Kb3 ,  
aPicker pk; s:lar4>kM  
public : ]2(vO0~  
_ vVw2HH  
template < typename T > rGuhYYvK  
  struct result_1 }1]/dCv  
  { :bI4HXT3  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; yaD<jc(O  
} ; tt%Zwf  
r?Jxl<  
template < typename T1, typename T2 > \s?OvqI:  
  struct result_2 V2sWcV?  
  { !Rk1q&U5  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; y ,isK  
} ; `l@[8H%aw  
"r @RDw   
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} r/1:!Vu(  
;l> xXSB7$  
template < typename T > kK&tB  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const @?iLz7SPk  
  { P7QOlTQI  
  return fn(pk(t)); /]"&E"X"  
} GY<ErS)2  
template < typename T1, typename T2 > Jfa=#`    
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const Mf7Q+_!  
  { rHPda?&H  
  return fn(pk(t1, t2)); O-Hu:KuIf  
} T:o!H Xdj^  
} ; :zfnp,Gv  
v#&r3ZW0  
_ _cJ+%e  
一目了然不是么? ~E-YXl9  
最后实现bind ,!t1( H  
B04%4N.g"X  
4"1OtBU3  
template < typename Func, typename aPicker > D}'g4Ag  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) jUtrFl  
  { 16/+ O$#y  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); <_@ K4zV  
} 6} "?eW  
2A|^6#XN'  
2个以上参数的bind可以同理实现。 *6 -;iT8  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 6la# 0U23  
?xh_qy;  
十一. phoenix ,6Sa  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: ^_6%dKLK  
_?>!Bz m  
for_each(v.begin(), v.end(), 4NN-'Z>a  
( j[NA3Vj1P  
do_  {Uxa h  
[ !3U1HS-i62  
  cout << _1 <<   " , " QwXM<qG*  
] Hn)K;?H4  
.while_( -- _1), c:I1XC  
cout << var( " \n " ) yveyAsN`B  
) Yf.H$L  
); ,Hh7' `  
MuB8gSu  
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: 3Gq Js  
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 @+~=h{jv<  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 3S1V^C-eBx  
那么我们就照着这个思路来实现吧: >SpXB:wx  
x n)FE4  
8+Al+6d|!  
template < typename Cond, typename Actor > ;5^ grr@,4  
class do_while z"o;|T:  
  { u_.V]Rjc  
Cond cd; t+}@J}b  
Actor act; [W=%L:Ea  
public : 5~k-c Ua  
template < typename T > )|,-l^lC  
  struct result_1 *cCr0\Z`  
  { Q>7#</i\.  
  typedef int result_type; ^k&zX!W  
} ; fOiLb.BW  
}Bw=2 ~  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} L]B]~Tw  
^.Q{Aqu#.H  
template < typename T > St,IWOmq"  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -aG( Yx  
  { gXI_S9 z  
  do 8F($RnP3  
    { R<LW*8  
  act(t); ~6U@*Svk  
  } 3Zg=ZnF  
  while (cd(t)); *7oPM5J|v  
  return   0 ; R4!qm0Cd  
} O/_} O_rR  
} ; 7}Z.g9<  
QI~s~j  
R*.XbkW~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). g_;5"  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 W6'+#Fp  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 X^%I 3  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 COv#dOw  
下面就是产生这个functor的类: i051qpj  
vq$%Ug/B  
\F,?ptu  
template < typename Actor > ;1S{xd*^N  
class do_while_actor ]w%7/N0R  
  { 6v GcM3M  
Actor act; Gcg`Knr  
public : N\H{p %8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} \^EjE  
eC9~ wc  
template < typename Cond > ]=9%fA  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; q "bpI8j  
} ; 598 xV|TON  
aFo%B; 8m  
6`NsX  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 =N<Hc:<t4  
最后,是那个do_ L"zOa90ig  
b9EJLD  
+>z/54R  
class do_while_invoker ec1snMY  
  { 8v1asFxs.  
public : 6#N1 -@  
template < typename Actor > sC ]&Qr_  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const F"hi2@/TI  
  { [KWF7GQi  
  return do_while_actor < Actor > (act); )%;#~\A  
} `]5XY8^kI  
} do_; {eIE|   
tRbZ^5x\@  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? #Vul#JHW  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 #.9Xkn9S  
最后来说说怎么处理break和continue oLruYSaD  
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。 }y|% wym  
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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