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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda lZAXDxhnT  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 80zpRU"  
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, V7b;qC'  
Rk,'ujc  
beaSvhPU  
=t^jlb  
  class filler %pIP#y[4  
  { {E; bT|3z  
public : .TMLg(2hgv  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} }* \*<d 3  
} ; ,ZghV1z  
[ *Dj7z t:  
fat;5XL@  
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: 3eg6 CdT  
^T:L6:  
ph}%Ay$  
AsD$M*It  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); G6QD`ED  
+h@.P B^`~  
|1GOm=GNK  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 6Df*wi!jI  
h@E7wp1'~  
c/Fgx/hr  
;L,i">_%u[  
二. 战前分析 (3Q$)0t  
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。 JK`$/l|7  
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 u^G Y7gah  
)=#e*1!b  
Esu {c9,  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); tLi91)oG  
  /* --------------------------------------------- */ g<@Q)p*ow  
vector < int *> vp( 10 ); ),CKuq>  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); ? cXW\A(  
/* --------------------------------------------- */ /IN#1I!K  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); I_5/e> 9  
/* --------------------------------------------- */ U shIQh  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); s7afj t  
  /* --------------------------------------------- */ 76bMy4re  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); hxzA1s%~  
/* --------------------------------------------- */ CuD}Uo+u  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); m.p $f$A_  
C6EGM/m8  
DuNindo 8  
`m#-J;la  
看了之后,我们可以思考一些问题: Vpne-PW  
1._1, _2是什么? Jz=|-F(Sy  
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。 ~4pP( JP  
2._1 = 1是在做什么? |.,]0CRg  
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。 pHuR_U5*?  
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。 ^B0Qk:%P^N  
t7l{^d_L  
5F+G8  
三. 动工 m~ 5"q%;  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: cF 4,dnI  
y=c={Qz@vn  
gyMHC{l/B  
S2DG=hi`GK  
template < typename T > 67hfve  
class assignment gROK4'j6y  
  { ;p2b^q'  
T value; WQ 2{`'z  
public : % YK xdp  
assignment( const T & v) : value(v) {} )=sbrCl,C/  
template < typename T2 > =6qTz3t  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ^GAJ9AF@(  
} ; d&CpaOSu  
iMt3h8  
rrr_{d/  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 5@%.wb4  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 4uzMO<  
x&*f5Y9hCi  
2cUT bRm  
/q+;!EM  
  class holder 5wmd[YL  
  { ~5`oNa  
public : 5?F5xiW  
template < typename T > ^P^%Q)QXl  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const e*qGrg(E  
  { E(j# R"  
  return assignment < T > (t); -&sY*(:n_  
} t))MZw&@  
} ; /W)A[jR  
}04mJY[  
JLnv O  
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: ka!v(j{E  
A$r$g\5+  
  static holder _1; qx b]UV,R  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 MW6z&+Z  
DrKB;6  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); ?WHf%Ie2(  
而不用手动写一个函数对象。 tnaFbmp  
*Q^ z4UY  
) jH`lY)1  
ZaU8eg7  
四. 问题分析  k`Ifl)  
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。 -1Dq_!i  
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。 }a$.ngP  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 >iae2W`  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 g&c ~grD  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 8k95IJR1  
5gtf`ebs/  
五. 问题1:一致性 e ~'lWJD  
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?| gT_KOO0n  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 >P:X\5Oj  
hK{H7Ey*  
struct holder 5\MC5us3  
  { vo`&  
  // O`c50yY  
  template < typename T > Hl0" zS[  
T &   operator ()( const T & r) const kFwFPK%B  
  { _%- +"3Ll  
  return (T & )r; !CWe1Dm  
} xy[#LX)RW  
} ; 29,ET}~  
nq]6S$3 6  
这样的话assignment也必须相应改动: <- !1`@l>  
/O}<e TR  
template < typename Left, typename Right > s{Y4wvQyB  
class assignment UMR?q0J  
  {  vUJ; D  
Left l; 8Rwk o6x  
Right r; /@k#tdj  
public : M&j|5UH%.  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} ]~I+d/k d  
template < typename T2 > ~_vSMX  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } Ztg_='n  
} ; \~ChbPnc  
\"oZ\_  
同时,holder的operator=也需要改动: x{SlJ%V  
x_nwD"   
template < typename T > WJOoDS!i  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const iyl i/3|  
  { RkYn6  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); :.,9}\LK  
} ]alc%(=  
t`"m@  
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。 ]a4U\yr  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 M_};J;  
cdt9hH`Cd  
return l(rhs) = r; l,7& z  
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。 p0bWzIH  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: kun/KY  
&rBe -52  
template < typename Tp > &.,K@OFE}  
class constant_t zHb [.ry~  
  { (QiA5!wg  
  const Tp t; g0tnt)]  
public : !k)6r6  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} l~rj7f;  
template < typename T > >#|%'Us  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ]=00<~ l*q  
  { qh~bX i!  
  return t; Cy]=Y  
} Cf=H~&`Z  
} ; jW\:+Taq  
~\_VWXXvIW  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 ;o!p9MEpz;  
下面就可以修改holder的operator=了 1.cP3k l  
= ^NvUrK  
template < typename T > =\oH= f  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const Af;Pl|Zh[  
  { eBrNhE-[G]  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); ,x8;| o5  
} 7y'":1  
w(Z?j%b  
同时也要修改assignment的operator() JXK\mah  
<: v+<)K  
template < typename T2 > b_31 \  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } pbzFzLal  
现在代码看起来就很一致了。 *p}mn#ru-  
 VGV-t  
六. 问题2:链式操作 zeHF-_{  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 lGd'_~'=  
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。 r)iEtT!p*  
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。 6{y7e L3!  
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。 Y@+Rb  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct exb} y  
IL].!9  
template < typename T > V)^Xz8H_  
struct result_1 {]HiTpn  
  { #d-({blo<  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; NKO"'   
} ; P}@AH02  
j<t3bM-G  
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: Hf`i~6  
-+*h'zZ[<w  
template < typename T > J/je/PC  
struct   ref 2LwJ%!  
  { rVz.Ws#  
typedef T & reference; Ei4^__g\'  
} ; QtW9!p7(  
template < typename T > u&:N`f  
struct   ref < T &> cc[(w #K  
  { #fuUAbU0X  
typedef T & reference; 3B1\-ry1M  
} ; C*Vm}|)  
UR sx>yx  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: _?c.m*)A  
@{y'_fw  
template < typename T > Xh@K89`uX  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const cJ4My#w  
  { s@\3|e5g  
  return l(t) = r(t); +4?Lwp'q  
} #J[g r_  
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。 is<:}z  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 ,h*gd^i  
C]ss'  
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 @>8(f#S%  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: FuHBzBoM=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 YdhTjvx  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 ea 3w  
最后的布局是: *qpu!z2m||  
                Add =g#PP@X]D!  
              /   \ :aNjh  
            Divide   5 c^r8<KlI9  
            /   \ cIU2qFn[  
          _1     3 8+'}`  
似乎一切都解决了?不。 t!?`2Z5  
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。 'LYDJ~  
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。 J n.7W5v  
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: uN%Cc12  
4$Ai!a  
template < typename Right > v$}^$8`  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const DG TLlBkT  
Right & rt) const ?@"@9na  
  { i2qN 0?n  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); iJTG +gx  
} K?l|1jez(#  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 i /X3k&  
XXX指的是原来的functor的类型,picker_maker<T>是一个类型变换的trait,如果T是一个常量,那么他会返回constant_t<T>,否则返回T本身。 o-<i+To%  
因此如果该函数声明在assignment的内部,那么就实现了连等,如果声明在的dereference(解引用)的内部,就允许(*A = B)的行为发生。 4&*lpl*N  
最后,如何把这些函数塞到各个functor的声明里边呢?当然可以用宏,但是。。。大家都知道这样不好。 c~T {;  
除了宏之外还可以用的方式就是继承。我们可以写一个类叫做picker,该类实现了所有的如上的产生函数。然后让所有的functor继承自它。 :,8y8z$+  
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? KMhrw s{&B  
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: wkt4vE87  
Zo=,!@q(  
template < class Action > ?'V78N sA  
class picker : public Action A;U c&G  
  { c^|8qvS $  
public : neEqw +#Z  
picker( const Action & act) : Action(act) {} C >OeULD  
  // all the operator overloaded DwBe_h.  
} ; uI,*&bP  
d!I%AlV  
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。 /E6)>y66  
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: SqAz((  
dX?j /M-  
template < typename Right > 2^XmtT  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const 29Uqdo  
  { kHK<~srB  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); B;bP~e>W  
} ~D5 -G?%$"  
Gb^63.}  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > N<#J!0w  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 IsE&k2 SD  
u8"s#%>N y  
template < typename T >   struct picker_maker H;=yR]E  
  { <(E)M@2  
typedef picker < constant_t < T >   > result; }Z <I%GT  
} ; mLq0;uGL|  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > X}[1Y3~y  
  { n[/D>Pi  
typedef picker < T > result; za6 hyd^  
} ; Qe~C}j%  
Qz`evvH  
下面总的结构就有了: 0+0 Y$;<  
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。 yc0 1\o  
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。 X}B] 5  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。  WDNj 7  
至此链式操作完美实现。 iu{y.}?  
Xp;'Wa"@  
]`-o\,lq  
七. 问题3 |TJ gH<I  
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。 ^3HSw ?a"  
6X ]I`e  
template < typename T1, typename T2 > #W:.Fsq  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const qRT5|\l  
  { s\.r3U&6  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); qLBQ!>lR  
} o5],c9R9b  
kU:Q&[/jzH  
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: 6@Q; LV+  
i (rYc  
template < typename T1, typename T2 > `DSDuJw%  
struct result_2 ,ig`'U  
  { 3meZ]u  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; 8hV4l'Pa72  
} ; 8f,",NCgc  
dnANlNMk?  
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? xqT} 9,  
这个差事就留给了holder自己。 x>i =  
    "+Ks#  
Mf5kknYuL9  
template < int Order > gC6Gm':c  
class holder; m%U=:u7#M  
template <> tm;\m!^X{  
class holder < 1 > '<"%>-^Gn  
  { 7WV"Wrl]  
public : SOD3MsAK  
template < typename T > ][f0ZMa  
  struct result_1 .Sm 8t$  
  { ~H ctXe'x  
  typedef T & result; /0L]Pf;  
} ; 5=s|uuw/  
template < typename T1, typename T2 > Nj;(QhYZ  
  struct result_2 sI)jqHZG  
  { \KEmfCx'n  
  typedef T1 & result; 7CT446  
} ; H2_6m5[&,  
template < typename T > 5"#xbvRS0H  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const <95*z @  
  { |$T?P*pI.  
  return (T & )r; AWZ4h,as{  
} @M*5q# s  
template < typename T1, typename T2 > 2J(,Xf  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const wh]v{Fi'  
  { FOa2VP%  
  return (T1 & )r1; O|;|7fCB\  
} Dk~ JH9#  
} ; J@N q  
f+Bv8 g  
template <> &>@EfW](  
class holder < 2 > 9@(V!G  
  { \p izVt  
public : (S j?BZjC  
template < typename T > c}7Rt|`c  
  struct result_1 ~:A=o?V2  
  { gdBH\K(\  
  typedef T & result; [MM`#!K%  
} ; cj3P]2B#  
template < typename T1, typename T2 > dqL)q3  
  struct result_2 ~<_P jV  
  { o 3 G*   
  typedef T2 & result; "CQ:<$|$  
} ; k5Df9 7\s  
template < typename T > gDsb~>rb|  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const SR'u*u!  
  { _AVP1  
  return (T & )r; {Ve_u  
} dBp)6ok#c  
template < typename T1, typename T2 > `oH6'+fT`;  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const , rc %#eF  
  { &14Er,K  
  return (T2 & )r2; X[iQ%Y$/n  
} 8DJoQl9  
} ; y[:xGf]8@  
=I9RM9O<  
arj?U=zy  
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> >。 FAd4p9[Y  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: |lf,3/*jDB  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: h.h\)>DM@  
#ANbhHG  
return l(i, j) = r(i, j); vZt48g  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LZ#SX5N  
DlbNW& V  
  return ( int & )i; 0=KyupwXC  
  return ( int & )j; _ye74$#  
最后执行i = j; *U^7MU0  
可见,参数被正确的选择了。 ZncJ  
niJtgK:H^  
OAZ5I)D>  
.~dNzonq  
7^Q4?(A  
八. 中期总结 $4&e{fLt|v  
目前的结果是这样的,为了支持一个操作符,我们需要作如下几件事: 4XXuj  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 gCY%@?YyN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 =6:>C9  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor `Kq4z62V  
 - }9a%  
K.K=\ Y2  
avo[~ `.  
;/g Bjp]H  
8!(09gW'>  
九. 简化 `8D}\w<eI  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 %gE*x #  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 gG6j>%y  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: 3=~0m  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 i@p0Jnh|  
  +-*/&|^等 3c.,T  
2. 返回引用。 \_J;i[  
  =,各种复合赋值等 TmIw?#q^  
3. 返回固定类型。 @is!VzE  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) %^CoWbU  
4. 原样返回。 Q,m1mIf  
  operator, yvp$s  
5. 返回解引用的类型。 zo~5(O@  
  operator*(单目) eQqx0+-0c  
6. 返回地址。 =9AX\2w*H;  
  operator&(单目) s/0S]P]}f  
7. 下表访问返回类型。 hY S}PE  
  operator[] 7dbGUbT  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 yTb#V"eR  
  operator<<和operator>> 6w Y6* R  
Yy 3g7!K5E  
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。 `}Z`aK  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: 7)#8p @Q  
mxfmK +'_  
template < typename Left > .Do(iYO.L  
struct value_return \x9.[?;=e  
  { 3q*p#l~  
template < typename T > _ ^ny(zy(  
  struct result_1 nWz7$O  
  { nkAS]sC  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; yrVk$k#6}  
} ; %!r@l7<  
U8gf_R'  
template < typename T1, typename T2 > A5[iFT>  
  struct result_2 M\rZr3  
  { kt;uB X3  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; }a?(}{z-  
} ; X&14;lu%p  
} ; y}bliN7;1e  
O~ ]3.b  
y8arFG  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait #Li6RSeW  
M!)~h<YL  
下面我们来剥离functor中的operator() #M~6A^)  
首先operator里面的代码全是下面的形式: a*(,ydF|L  
{|D7H=f  
return l(t) op r(t) 8%Eau wAx  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) ]u<8j r  
return op l(t) )~[rb<:)b  
return op l(t1, t2) V|W[>/  
return l(t) op h1AZ+9  
return l(t1, t2) op `+0K~k|DC  
return l(t)[r(t)] EYXHxo  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] Yw_^]:~  
mo()l8  
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: /fDXO;tN  
单目: return f(l(t), r(t)); f~?4  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); ')#!M\1,HQ  
双目: return f(l(t)); xh`4s  
return f(l(t1, t2)); nc/F@HCB  
下面就是f的实现,以operator/为例 =jIP29+  
eOUv#F  
struct meta_divide ,?/AIL]_  
  { 9T;DFUM  
template < typename T1, typename T2 > d;FOmo4  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) { d|lN:B  
  { eRm 9LOp  
  return t1 / t2; Q8  
} 5BRZpCb  
} ; ' |Ia-RbX  
e` {F7rd:  
这个工作可以让宏来做: }2+*E}g  
T7qE 2  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ O'[r,|Q{  
template < typename T1, typename T2 > \ ;*[ oi  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; *aaK_=w  
以后可以直接用 &r0U9J  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) M>g%wg7Ah  
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 i8|0zI  
(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。。。) ~A$y-Dt'  
_y5J]Yu`j  
 O3~7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 @T@lHc  
q:ah%x[  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > s)9d\{  
class unary_op : public Rettype O~DdMW  
  { 6O\a\z  
    Left l; bBg=X}9  
public : 7Q>bJ Ek7  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} /:-Y7M*   
9AP."RV  
template < typename T > ![Ll$L r  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const B`mTp01  
      { 8'|_O  
      return FuncType::execute(l(t)); fb|%)A=  
    } JS2h/Y$  
Zt/4|&w  
    template < typename T1, typename T2 > m4x8W2q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 7v]9) W=y  
      { 8d1r#sILI  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); , G9{:  
    } >e M> Y@8=  
} ; N.F //n  
]o2jS D  
5-2#H?:U  
同样还可以申明一个binary_op MN<uIqG  
Wi<g  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > oxZXY]$y  
class binary_op : public Rettype kG>m(n  
  { s ~>0<3{5  
    Left l; W'"p:Uh q  
Right r; B0$ge"FK9  
public : UiQF4Uc"  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} \$W\[s4I  
 uq\[^  
template < typename T > Mem1X rBH  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const e]zd6{g[m  
      { ~ya@ YP]';  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); EK2mJCC|  
    } Aq;WQyZ2  
'y%*W:O  
    template < typename T1, typename T2 > jeWI<ms  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const N:~CN1  
      { SL 5QhP  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); fjh,e  
    } 4zhg#  
} ; <*[D30<  
mRT$@xa]J  
^{g('BQx  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 "Ta"5XW  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 *o6hDhg  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) `EWQ>m+  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 BFvRU5&Sz  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! Pq3m(+gf  
如果把这段代码拿到VC7或VC8下编译,你会得到很有趣的结果。。。 %4^NX@1jV  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 |3P dlIbO  
这实际上是vc的bug,解决方法是不要去使用typename Rettype::template result_2<T1, T2>::result_type这样的形式。(感谢vbvan) 'mYUAVmSC#  
下面是修改过的unary_op F2!]T=  
;!pSYcT,  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > 4_W*LG~2s  
class unary_op )MeeF-Ad6  
  { O#n=mJ  
Left l; Dks"(0g  
  _fjHa6S  
public : ^8V8,C)  
/Y0oA3am  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} @TvDxY1)6Z  
('1]f?:M  
template < typename T > "'*Qq@!3?  
  struct result_1 W0k7(v)  
  { m8<.TCIQ  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; %`\=qSf*  
} ; Wa<SYJ  
Lk2;\D>  
template < typename T1, typename T2 > "U|u-ka8B  
  struct result_2 :wY(</H  
  { v{;^>"5o  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; P2 fiK  
} ; Kr%w"$<  
J936o3F_  
template < typename T1, typename T2 > tJII-\3"  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const J0FJ@@  
  { L XHDX  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); h@jk3J9^  
} j^m x,  
N?v}\P U  
template < typename T > )7  M  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tQ,3nI!|xF  
  { gt\*9P   
  return OpClass::execute(lt(t)); tvcM< e20  
} D]?yGI_  
mGh8/Xt  
} ; V6kJoSyde  
I78Q8W(5  
1otE:bi  
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 UId?a} J  
好啦,现在才真正完美了。  ?)2;W  
现在在picker里面就可以这么添加了: 5 51p* B2  
|h-e+Wh1  
template < typename Right > @+yjt'B  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 8fA8@O}  
  { ( 9(NP_s  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt);  :X 9_~  
} md;jj^8zj  
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。 Bk@&k}0  
Np@RK1}  
]ASTw(4  
?U3~rro!  
]iry'eljy  
十. bind <lP5}F87  
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。 >!PCEw<i  
先来分析一下一段例子 p%-;hL!  
wUKt$_]``  
;8g[y"I  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 2#X>^LH  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 D2'J (  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 U*\ 1d  
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。 Zp+orc7  
我们来写个简单的。 Cuc+9  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: }BAe   
对于函数对象类的版本: #D^( dz*  
VJS1{n=;k  
template < typename Func > "0m\y+%8  
struct functor_trait $GQ{Ai:VwF  
  { / >O.U?  
typedef typename Func::result_type result_type; iQvqifDmh  
} ; :czUOZ_  
对于无参数函数的版本: "c*#ZP  
0}9  
template < typename Ret > #Yx /ubg6  
struct functor_trait < Ret ( * )() > c/}-pZn<  
  { nU/x,W[}  
typedef Ret result_type; rw%OA4>  
} ; H8h,JBg5<F  
对于单参数函数的版本: grE'ySX0  
\L"0Pmt[  
template < typename Ret, typename V1 > LfMN 'Cb  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > `=E4J2"  
  { Erm]uI9`  
typedef Ret result_type; { {+:Vy  
} ; <G#Q f|&  
对于双参数函数的版本: G \|P3j  
t;W'<.m_  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > Cf.(/5X  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 3u oIYY  
  { :?:R5_Nd=  
typedef Ret result_type; -SF50.[  
} ; 3XhLn/@  
等等。。。 V3$zlzSm,  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy ~Gh9m ]b  
,e{1l   
template < typename Func > WD|pG;Gq  
struct func_return X4/3vY  
  { Kza5_ 7p`L  
template < typename T > _ uZVlu@  
  struct result_1 {cmV{ 4Yx  
  { \Wb3JQ)  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; TE-(Zil\  
} ; ;RS^^vDm  
s:J QV  
template < typename T1, typename T2 > G&@_,y|  
  struct result_2 +oiuulA  
  { R]N"P:wf@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; Lv@'v4.({  
} ; {; 3a^K  
} ; ; Z2  
;eC8| Xz  
,EH^3ODD  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 /U= ?D(>x  
6JD~G\$  
template < typename Func, typename aPicker > 7@Xi*Azd  
class binder_1 gFnJDR  
  { %D>cY!  
Func fn; /\m>PcPa  
aPicker pk; nBtKSNT#Q  
public : te+r.(p  
`t2Y IwOK  
template < typename T > "cGjHy\j`  
  struct result_1 m]&y&oz  
  { &,'CHBM  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; .F@ 2C  
} ; 4K$_d,4`U  
R2y~+tko?  
template < typename T1, typename T2 > s\.\z[1  
  struct result_2 .`^wRpa2M  
  { i*e'eZ;)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; e84O 6K6o  
} ; y)T|1)  
B1o*phM g  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} W"H(HA  
&'c&B0j  
template < typename T > c Sktm&SP  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const -~]]%VJP|  
  { ):nC&M\W~  
  return fn(pk(t)); k.wm{d]J  
} Ha~} NO  
template < typename T1, typename T2 > R@2*Lgxz~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const P=.T|l1  
  { ^TAf+C^Ry  
  return fn(pk(t1, t2)); 3e1^r_YI  
} T *rz#O  
} ; S{UEV7d:n0  
BoofJm  
gNSsT])  
一目了然不是么? R RnT.MU  
最后实现bind yAu .=Eo7  
+z+u=)I  
F<(?N!C?@  
template < typename Func, typename aPicker > 34t[]v|LD  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) h 2C9p2.  
  { >Slu?{l'  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); ~;I'.TW  
} 8xYeaK  
E]ZIm  
2个以上参数的bind可以同理实现。 7%i6zP /a  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 8 )= "Ee  
Cf3<;Mp<  
十一. phoenix -o YJ&r  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: 9O-*iK  
Rzxkz  
for_each(v.begin(), v.end(), @Wd1+Yky  
( =HHb ]JE  
do_ }XfRKGQw  
[ {#&jW  
  cout << _1 <<   " , " g]U! ]  
] 6bUcrw/# p  
.while_( -- _1), :CG;:( |  
cout << var( " \n " ) 43N=O FU  
) kV$VKag*A  
); DhT8Kh{  
#<yKG\X?  
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: jNW/Biy4u  
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 TlJ'pG 4^  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 +kT o$_Wkz  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 7QHrb'c  
o.])5i_HV  
2Y%E.){  
template < typename Cond, typename Actor > J pKCux  
class do_while L[lS >4e N  
  { ?]0bR]}y  
Cond cd; B2,JfKk/  
Actor act; b#:!b  
public : ^Kn:T`vB  
template < typename T > \0z<@)r+AJ  
  struct result_1 W+#Zmvo  
  { $rH}2  
  typedef int result_type; lfte   
} ; _tfi6UQ&lY  
8v\^,'@  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} W" 1=K] B  
VevDW }4q*  
template < typename T > nh>lDfJV<  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const )0{ZZ-beG  
  { y@\J7 h:  
  do 2UEjn>2  
    { VP:9&?>G  
  act(t); [\.@,Y0j  
  } 7z3YzQ=Kg  
  while (cd(t)); G/&Wc2k  
  return   0 ; 6Wc.iomx8  
} 90!67Ap`x  
} ; -{eI6#z|\A  
lNB<_SO  
.<.#g +  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 7DIFJJE'  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 Mgg m~|9)  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 ^qV6 khg  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 ]/odp/jm  
下面就是产生这个functor的类: MO_;8v~0  
h2vD*W  
AHn Yfxv_  
template < typename Actor > z:JJ>mxV  
class do_while_actor SHN'$f0Mb  
  { }&LLo  
Actor act; ^ 4{"h  
public : myDcr|j-a  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} </|m^$v  
1IWP~G  
template < typename Cond > =yLJGNK[  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; P#qQde/y  
} ; '~[JV>5  
%Su,  
>npFg@A  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 '))=y@M  
最后,是那个do_ "i; "  
a fUOIM  
U )J/so)  
class do_while_invoker ^-26K|{3  
  { /U@Y2$TOF  
public : a<v!5\dq!  
template < typename Actor > "[\),7&03  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const I=K|1  
  { 6|]e}I@<2  
  return do_while_actor < Actor > (act); !Q5NV4gd+  
} n^%",*8gD*  
} do_; _:VIlg U  
}vt>}%%  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 7kh(WtUz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 t? [8k&Z  
最后来说说怎么处理break和continue Y]H,rO  
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。 H]Vo XJ\*  
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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