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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda s3*h=5bX=  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 <4{,u1!t  
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, %/o8-N|_[  
xi.L?"^/!  
_BV'J92.  
<= xmJx-V  
  class filler i%8I (F  
  { s^]F4'  
public : 2Rc'1sCth-  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} (%huWW j  
} ; em  
A#gmKS<J/7  
\$o!M1j  
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: #<X+)B6t  
:xitV]1.   
6% @@~"  
qNP&f 8fH  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); _7(>0GY  
M^\#(0^2@  
bDa(@QJ-  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 P;D)5yP092  
)1%l$W  
aVI/x5p~  
3;(6tWWLT  
二. 战前分析 - Dm/7Sxd`  
首先要说明的是,我并没有读过boost.lambda或其他任何lambda库的代码,因此如代码有雷同,纯属巧合。  =,q,W$-  
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 .'md `@t  
U^tr Z])  
6b9 oSY-8  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); TFbMrIF  
  /* --------------------------------------------- */ ^YddVp  
vector < int *> vp( 10 ); _RT3Fk  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); xEN""*Q  
/* --------------------------------------------- */ e_Na_l]  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); fcd\{1#u  
/* --------------------------------------------- */ 7mipj]  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); ,E{z+:Es  
  /* --------------------------------------------- */ {_0m0 8  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' ); gWm -}Nb4  
/* --------------------------------------------- */ MA\"JAP/  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); }5~|h%  
D"^4X'6  
F-?K]t#  
Q}GsCmt=)O  
看了之后,我们可以思考一些问题: 8W$uw~|dw  
1._1, _2是什么? ( H/JB\~r  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 1!,xB]v1Ri  
2._1 = 1是在做什么? gs)wQgJ[  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 t#tAvwFM8  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 L&O!"[++  
?-CZJr  
P;o6rQf  
三. 动工 QR<z%4  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: _-aQ.p ?T  
BdcTKC  
QXZjsa_|  
?N2/;u>  
template < typename T > #9aB3C  
class assignment fHTqLYd-  
  { R7: >'*F  
T value; M)td%<_  
public : d;` bX+K  
assignment( const T & v) : value(v) {} =Nn&$h l  
template < typename T2 > UELni,$  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; }  PZZTRgVc  
} ; mo1(dyjx  
1:]iV}OFqR  
B. Rc s  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 OYKeu(=L  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment K7 >Z)21  
x ;V7D5 q  
pC 5J '@  
:7&#ej6  
  class holder pp{Za@j  
  { ^E_`M:~  
public : e%#(:L  
template < typename T > sM)qzO2wh  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const 2Qg.b- C  
  { |0 #J=am  
  return assignment < T > (t); 2Cd#~  
} Bw2-4K\"kc  
} ; UN{_f)E?  
b X.S`  
n(^{s5 Rr  
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: n"YY:Gm;8  
jt|e?1:vF  
  static holder _1; bDI#'F  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 69{^Vfd;Y  
h=6Zvf<x  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 6 R}]RuFQ  
而不用手动写一个函数对象。 E!.>*`)?.  
NoS|lT  
QixEMX4<  
a4HUP*  
四. 问题分析 DiMkcK_e  
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。 #({0HFSC: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。 Ara D_D  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 w?^qAj(*d  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 ;Awt:jF  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 ,Bh!|H(?L1  
b#;%TbDF  
五. 问题1:一致性 5Ug.J{d  
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?| cVjs-Xf7D%  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 PCzC8~t  
?+-uF }  
struct holder -4du`dg  
  { lYz{# UX}  
  // d/I,`  
  template < typename T > AE`z~L,  
T &   operator ()( const T & r) const ^P30g2gv>  
  { t>nx#ErS  
  return (T & )r; RsnK B /  
} J~.8.]gXW  
} ; a2J01B  
%K0 H?^.  
这样的话assignment也必须相应改动: u.!}s2wT#  
}HdibCAOf  
template < typename Left, typename Right > zx:Qz  
class assignment p0c*)_a*  
  { n*twuB/P 1  
Left l; )"W__U0  
Right r; alr'If@7  
public : Y3%_IwSJ|  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} .|ZO2MCd  
template < typename T2 >  {yXpBS  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } +5AWX,9,-  
} ; PfF5@W;E;  
jtS-nQ|  
同时,holder的operator=也需要改动: l1_hD ,4  
eI20)t`j  
template < typename T > ,O`a_b]  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const {tE9m@[AF  
  { cp| q  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); fXo$1!  
} =r1-M.*a.M  
3^!Y9$y1  
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。 5?] Dn k.o  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 %%uvia=e  
2~ [  
return l(rhs) = r; Q)mYy  
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。 Hl"^E*9x  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: $"e$#<g  
<m"fzT<"  
template < typename Tp > _bsAF^ ;  
class constant_t ?WEKRl  
  { M9C v00&  
  const Tp t; :OEovk(`  
public : ?^} z  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} dbe\ YE  
template < typename T > rS|nO_9f  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const s~i 73Qk/  
  { O su 75@3  
  return t; `f)X!S2l  
} 7!;48\O]w  
} ; [8 I*lsS  
vV PK  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 &s0_^5B0  
下面就可以修改holder的operator=了 TxA%{0  
%(}%#-X  
template < typename T > xoe/I[P]U  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const JHJIjYG>P  
  { xofxE4.  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); yd=NafPM  
} 16-1&WuY@  
q.:j yj6  
同时也要修改assignment的operator() <lN=<9  
 =v!'?  
template < typename T2 > c&"OhzzJK'  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } Q$^)z_jai  
现在代码看起来就很一致了。 WF_24Mw  
Hfo/\\  
六. 问题2:链式操作 INNTp[  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 -Pp =)_O  
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。 o>^ @s4t  
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。 U6IvN@ g  
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。 c~)H" n  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct JWsOze 8#  
ALi3JU  
template < typename T > ]N^>>k  
struct result_1 GLiD,QX<  
  { tSX,*cz  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; _]Y9Eoz  
} ; OI)U c .  
'>Uip+'  
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: fq(3uE]nC  
i Qa=4'9;  
template < typename T > 7<zI'^l  
struct   ref g{e@I;F  
  { S{S.H?{F  
typedef T & reference; mQ=nU  
} ; {1}p+dEK  
template < typename T > |IZFWZd  
struct   ref < T &> eMOnzW|h  
  { xlm:erP  
typedef T & reference; js[H $  
} ; !=p^@N7  
JL=s=9N;3  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: A)HV#T`N  
&d6  
template < typename T > D8=a+!l-  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const W~?mr! `  
  { p K hV<MFB  
  return l(t) = r(t); aMO+ y91Y(  
} EViDMp"  
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。 2 X`5YN;  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 r!)jxIL\  
6B&ERdoX  
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 lQt* LWd[  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: K)nn;j=  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 KBa   
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 B'-L-]\H  
最后的布局是: vFH1hm  
                Add U,tWLX$@  
              /   \ /F_(&H!m  
            Divide   5 ='vkd=`Si  
            /   \ 0 ChdFf7  
          _1     3 3sz?49tX  
似乎一切都解决了?不。 `cpUl*Y=  
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。 `t Zw(Z=h  
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。 _-nIy*',=  
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: {f[X)  
O_|p{65  
template < typename Right > }NF7"tOL  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const ]V.0%Ccw;.  
Right & rt) const 3vRBK?Q.y  
  { M|\C@,F]8  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); H<C+ rAIb  
} #( o(p  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 O`2hTY\  
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。 z|WDqB%/I  
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。 lArDOFl]x  
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。 tjt#2i8/  
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。 8L,i}hIo.  
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? O K2|/y  
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: P4.snRQ  
dT4e[4l  
template < class Action > BZ -)XF'4  
class picker : public Action *u?N{LkqS  
  { `6 `oLu\l  
public : fk  
picker( const Action & act) : Action(act) {} = *~Q5F  
  // all the operator overloaded k{d)'\FM  
} ; /8tF7Mmr  
aIW W[xZ  
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。 #+ 6t|  
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: _ ZC[h~9H  
? bnhx  
template < typename Right > s2M|ni=  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const Ri&?uCCM  
  { ~<&47'D  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); gBCO>nJws  
} _aLml9f W  
:KL5A1{  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > =(U&?1R4  
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。 +Xjevg6DU  
GVt}\e~"  
template < typename T >   struct picker_maker Lavm  
  { bcCCvV}6WZ  
typedef picker < constant_t < T >   > result; U*7Yi-"/*  
} ; WPzq?yK  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > jQLiqi`  
  { O.g!k"nas&  
typedef picker < T > result; ;zc,vs  
} ; 39zwPoN>  
%juR6zB%8  
下面总的结构就有了: t)hAD_sf  
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。 ywS2` (  
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。 y8QJ=v* B  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 ;`P}\Q{  
至此链式操作完美实现。 rBY{&JhS  
"/MA.zEl0,  
KqH_?r`  
七. 问题3 WMw]W&  
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。 {~RS$ |  
CYCG5)<9  
template < typename T1, typename T2 > O5?Gv??@  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const = g[Cs*  
  { I/ q>c2Pw$  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); h72#AN  
} ?U;KwS]%  
D)*OQLHW  
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: YrWC\HR_  
861!p%y5  
template < typename T1, typename T2 > M XX:i  
struct result_2 8A3pYW-  
  { }#h>*+Q  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; }&{z-/;H  
} ; E 3a^)S{  
XA*sBf  
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? UFLN/  
这个差事就留给了holder自己。 '"/Yk=EmlU  
    =oPc\VYW  
B?G!~lQ)o  
template < int Order > w>q:&Q  
class holder; m<DiYxK  
template <> "&,Gn#'FG  
class holder < 1 > 69o,T`B  
  { V*bX>D/  
public : BV8-\R@  
template < typename T > OZ /!= ;  
  struct result_1 EMV<PshW=  
  { Y8Bc &q}  
  typedef T & result; I,:R~^qJ8v  
} ; (np %urx!  
template < typename T1, typename T2 > Imi#$bF6  
  struct result_2 nlfu y[oX  
  { yz CQ  
  typedef T1 & result; dHtbl\6  
} ;  n]N+  
template < typename T > Eep*,Cnt0  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const R>ak 3Y  
  { pnvHh0ck_  
  return (T & )r; QX'EMyK$  
} hSO(s  
template < typename T1, typename T2 > *7ggw[~  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const a*pwVn  
  {  fn1G^a=  
  return (T1 & )r1; XM+o e0:[  
} 7q'_]$  
} ; cNX0.7Ls  
Z]1=nSv  
template <> _ 2WG6y;  
class holder < 2 > scff WqEo  
  { ~1NK@=7T  
public : *6-fvqCv  
template < typename T > b&y"[1`  
  struct result_1 x}`]9XQ  
  { |b@H]c;"  
  typedef T & result; ># q2KXh  
} ; yN0!uzdW*  
template < typename T1, typename T2 > AX Y.80+  
  struct result_2 nZfU:N  
  { <*g!R!  
  typedef T2 & result; b;N[_2  
} ; k k&8:;Vj  
template < typename T > 5,>Of~YN  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const 8fn7!  
  { PjH[8:,  
  return (T & )r; PFqc_!Pm  
} "w)Y0Qq*z  
template < typename T1, typename T2 > _86#$|kw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const Q Eh_2  
  { ,+u.FQv~  
  return (T2 & )r2; =1JS6~CTLN  
} t Z_ni}  
} ; sg.8Sd"]7  
QW5S=7  
t3#My2=  
新的holder变成了holder<int>, holder<n>的n个参数的operator()会返回第n个参数的值。而_1,_2也相应变为picker<holder<1> >, picker<holder<2> >。 \k#|5W  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: an4^(SY  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: !n=?H1@  
p)t1] <,Of  
return l(i, j) = r(i, j); 6I$laHx?  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) LP{{PT.&X  
\(nb >K  
  return ( int & )i; SWAggW)  
  return ( int & )j; 73-*| @6  
最后执行i = j; yqy5i{Y  
可见,参数被正确的选择了。 (1 "unP-  
N2?o6)  
Vvth,  
}Htnhom0n  
|Ef\B] Ns  
八. 中期总结 n21Pfig  
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: s`j QX\{  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 [j6EzMN  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 4Y):d!'b  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor W"m\|x  
A@8Ot-t:\2  
di@4'$5#  
\m3'4#  
rjmKe*_1V  
n{>Ge,enP0  
九. 简化 D 8nt%vy  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 @}#"o  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 Q*S|SH-cZ0  
首先,我们注意到result_x的形式很统一。对于各种操作符,其返回值无非下列几种: w/8`]q  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 xbh4j!FD$  
  +-*/&|^等 l7 +#gPA  
2. 返回引用。 Di[}y;  
  =,各种复合赋值等 ZZkxEq+D  
3. 返回固定类型。 p2c4 <f-M  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 3:">]LMi  
4. 原样返回。 } {! #` 's  
  operator, 1v)X]nW  
5. 返回解引用的类型。 !]%M  
  operator*(单目) tSST.o3  
6. 返回地址。 R^}}-Dv r  
  operator&(单目) G}o?lo\#h  
7. 下表访问返回类型。 L<kIzB !  
  operator[] e&Z\hZBb  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 T;cyU9  
  operator<<和operator>> T ;Ga G  
NDw+bR-  
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。 59?@55  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: -#=y   
.k{omr&Dy5  
template < typename Left > |G2hm8 Y  
struct value_return \JJ>y  
  { "2>I?  
template < typename T > 0jS"PH?[  
  struct result_1 ]r #YU0  
  { g$&uD  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; -hM nA)+  
} ; u N%RB$G  
_eB?G  
template < typename T1, typename T2 > f@ &?K<  
  struct result_2 Rw]4/  
  { 4_CV.?  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; /UJ@e  
} ; 87/!u]q  
} ; }uI(D&?+h  
A),nkw0X  
so* lV  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait GZL{~7n  
J`6X6YZ  
下面我们来剥离functor中的operator() ~~U2Sr  
首先operator里面的代码全是下面的形式: ?e? mg  
0D;MW  
return l(t) op r(t) $rB20!  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) dx=\Pq  
return op l(t) }3tbqFiH  
return op l(t1, t2) CgLS2  
return l(t) op TBfX1v|Z)  
return l(t1, t2) op O1/U3 /2/d  
return l(t)[r(t)] X(D$eV  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] {x{/{{wzv  
O|#N$a&_N  
很自然的,我们会想到用函数替代这种操作符行为以获得更加一致的形式: btq`[gAF\  
单目: return f(l(t), r(t)); <Sxsmf0"  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); >".,=u'  
双目: return f(l(t)); ]J^ 9iDTTA  
return f(l(t1, t2)); b\/:-][  
下面就是f的实现,以operator/为例 tK<GU.+  
< bHu9D  
struct meta_divide UWdPB2x[  
  { \bt+46y@]  
template < typename T1, typename T2 > L  lP  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) Qm| Q0u   
  { '4PAH2&n  
  return t1 / t2; f%LzWXA  
} [OI&_WIw  
} ; 7wt2|$Qz  
)"  H$1  
这个工作可以让宏来做: ]Gw?DD|Gn  
S~"1q 0  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ 32_{nLV$[  
template < typename T1, typename T2 > \ \`w!v,aM$  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; P# o/S4  
以后可以直接用 !Jo3>!,j  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) dzY B0vut@  
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 O*3x'I*a  
(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。。。) ={9G.%W  
7w7mE  
1v TncU!  
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 WZk\mSNV  
q% Eze  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > |Rr^K5hmD  
class unary_op : public Rettype &a?&G'?  
  { BX[92~Bq  
    Left l; _VU/j9<+  
public : ,}M@Am0~  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} ETP}mo  
d*26;5~\  
template < typename T > M\wIpRD,  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const im&E \`L7  
      { S~1>q+<Q  
      return FuncType::execute(l(t)); k^q}F%UV  
    } bl|k6{A  
z/*nY?  
    template < typename T1, typename T2 > Si<9O h  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |H67ny&K^&  
      { [Rh[Z# 6  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); W~GbB:-  
    } 8?S32Gdu  
} ; QMI&?Q:=  
V:h-K`~ /  
R9SJ;TsE  
同样还可以申明一个binary_op '3Ir(]Wfd  
t&UPU&tY  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > /#Y)nyE  
class binary_op : public Rettype M.K-)r,  
  { 73/kyu-0%  
    Left l; Q)\7(n  
Right r; EG5'kYw2  
public : z`-?5-a]I  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} X{rw+!  
q!#e2Dx  
template < typename T > vjG: 1|*e  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Hz$l)g}U  
      { \1 4"Bgj1  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); 4[z a|t  
    } ;dl>  
r}OK3J  
    template < typename T1, typename T2 > [h8j0Q@Q  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const  ^o+}3=  
      { @R= gJ:&a  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ^5TSo&qZ  
    } aG7QLCL  
} ; :ho)3kB  
BM*9d%m^  
H{'<v|I  
很完美不是么,unary_op/binary_op继承了Rettype, 也就拥有了该类所定一个全部result_x, 同时使用FuncType来执行运算符操作,很漂亮 *loPwV8  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 "}UJ~ j).  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) #Ag-?k  
那么binary_op<Left, Right, value_return, meta_add>就自然是operator+(双目)的functor,不需要自己手动实现。 .$+]N[-=  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! ZCi~4&Z#  
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。。。 uhL+bj+W  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 <@FOqi{o{  
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) <Vyv)#32o3  
下面是修改过的unary_op >{i/LC^S  
xwa5dtcng  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > )/H=m7}1h  
class unary_op mLU4RQ}5  
  { <va3Ly)c&  
Left l; I0 a,mO;m  
  v8"plx=3  
public : \P]w^  
Ev;HV}G  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} #%k!`?^fbK  
*6~ODiB  
template < typename T > F)/}Q[o8  
  struct result_1 JqTkNKi/s  
  { Go3EWM`Cd8  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; R6~x!  
} ; I%^Ks$<"  
brJ _q0@  
template < typename T1, typename T2 > O(;K ]8  
  struct result_2 hK9Trrwau  
  { zCKZv|j6  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; {J q[N}  
} ; T;jp2 #  
/W'GX n  
template < typename T1, typename T2 > U'zW; Lt  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const }^WQNdws56  
  { <`*}$Zh  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); _f$8{&`k  
} 5Jq~EB{"  
i rMZLc6  
template < typename T > w#eD5y~'oo  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const egboLqn  
  { @\v,   
  return OpClass::execute(lt(t)); /2-S/,a  
} v!?bEM3D  
L+Yn}"gIs  
} ; ]kq{9b';  
a'f"Zdh%w  
. $uvQpyh  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug o^;$-O!/  
好啦,现在才真正完美了。 6H67$?jMyJ  
现在在picker里面就可以这么添加了: )%x oN<  
emOd<C1A  
template < typename Right > q}e"E cr  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const 1VK?Svnd  
  { <qN0Q7  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); OiNzN.}d  
} _x 'R8/  
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。 pkpD1c^  
IRNL(9H  
m8eyAvi 6  
$,q~q^0  
Htn=h~U`z  
十. bind ,~8:^*0s  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 BJ!b LQ  
先来分析一下一段例子 ?|'+5$  
B1T:c4:N  
84^ '^nd  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 3^ ~M7=k  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 7l> |G,[c  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 } r$&"wYM  
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。 #pu6^NTK  
我们来写个简单的。 BDSZ'  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: zbK=yOIOd  
对于函数对象类的版本: 9Z]~c^UB  
gRv5l3k  
template < typename Func > I&~kwOP  
struct functor_trait p3ox%4  
  { )=l~XV  
typedef typename Func::result_type result_type; nf& P Dv1  
} ; <+UEM~)  
对于无参数函数的版本: RY'f%c  
vN:gu\^-   
template < typename Ret > `v3WJ>Q!N?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > fe PH=C  
  { H,`F%G#!`q  
typedef Ret result_type; YXI_ '  
} ; pSp/Qpb-B  
对于单参数函数的版本: j#QJ5(#  
k#Qav1_  
template < typename Ret, typename V1 > [xzgk [>5  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > r/zuo6"5  
  { Y,Dd} an  
typedef Ret result_type; 3qJOE6[}%  
} ; hw! l{yv  
对于双参数函数的版本: BrF/-F  
nMXk1`|/)x  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > A>WMPe:sSS  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > 4?Pdld  
  { |/<,71Ae  
typedef Ret result_type; CXt9 5O?  
} ; zQ3m@x  
等等。。。 !>QS746S@  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy a(AKVk\  
|,3s]b`  
template < typename Func > n^aSio6  
struct func_return xi['knUi2-  
  { J1OZG6|e  
template < typename T >  m(CW3:|  
  struct result_1 j1{|3#5V  
  { d 90  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; )!6JSMS  
} ; e ewhT ^  
0K/Pth"*  
template < typename T1, typename T2 > kFKc9}7W  
  struct result_2 n@5Sp2p  
  { D4,kGU@  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; \kSoDY`l&  
} ; AGaM &x=  
} ; 58xaVOhb  
q#LB 2M  
,fWQSc\}  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 EmrUzaGD  
^(z7?T  
template < typename Func, typename aPicker > cs[_TJo  
class binder_1 VB>KT(n-b  
  { eu=G[>  
Func fn; vBy t_X  
aPicker pk; MJ5Ymt a  
public : d4ANh+}X"_  
LX<arHz  
template < typename T > & gF*p  
  struct result_1 A:|dY^,:?*  
  { t][U`1>i  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; '{]1!yMh  
} ; ;]*V6!6RR  
=BD}+(3  
template < typename T1, typename T2 > s|er+-'  
  struct result_2 /<[S> ;!kr  
  { JFAmND;+  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }f rij1/G  
} ; )m8ve)l  
2MT_5j5[N  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} 'iQ  
-NzO,?  
template < typename T > vjo@aY.x  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Q?"o.T';  
  { @8keLrp  
  return fn(pk(t)); s |40v@ M  
} g)Ep'd-w"  
template < typename T1, typename T2 > n oWjZ  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const |E{tS,{OhJ  
  { u_kcuN\Sq  
  return fn(pk(t1, t2)); .&z/p3 1  
} T >pz/7gb  
} ; J#k3iE}  
0QzUcr)3+  
B#o/3  
一目了然不是么? ~Te9Lq|  
最后实现bind =1!,A  
=D&xw2  
kzky{0yKk=  
template < typename Func, typename aPicker > -|1H-[Y(  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) *HT )Au"5  
  { ,s=jtK  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); t=-t xnlr<  
} KOQiX?'  
KBUClx?  
2个以上参数的bind可以同理实现。 j|6@>T1  
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|-j]   
,5Vc  
十一. phoenix uq/z.m  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: UxGr+q  
$A4rdhvd  
for_each(v.begin(), v.end(), P4\{be>e  
( Ou26QoT9XI  
do_ ;8| D4+  
[ d65fkz==A)  
  cout << _1 <<   " , " PIZnzZ@Z;  
] S]Y3nI  
.while_( -- _1), DGs=.U-=e  
cout << var( " \n " ) $ 8"we  
) /mi9 q  
); z;c~(o@4  
*Ce8( "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: /.knZ_aJ!  
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 Lip(r3  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 J|O=w(  
那么我们就照着这个思路来实现吧: 1 #zIAN>  
3SI~?&HU!/  
NmH1*w<A  
template < typename Cond, typename Actor > k$ ya.b<X/  
class do_while _f"HUKGN  
  { BzVF!<!  
Cond cd; A^m]DSFOO  
Actor act; IIn sq  
public : TO,XN\{y  
template < typename T > "k;j@  
  struct result_1 sI/]pgt2  
  { tRUGgf`  
  typedef int result_type; hc2AGeZr  
} ; he vM'"|4  
D2,2Yy5 y  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} : \{>+!`w  
:jKiHeBQu?  
template < typename T > ?cZ#0U  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Y%OJ3B(n|  
  { `<?{%ja  
  do N!W# N$  
    { EgYM][:UU  
  act(t); O<*l"fw3  
  } (t.OqgY  
  while (cd(t)); OBCH%\;g  
  return   0 ; nfldj33*  
} F2N)|C<  
} ; nEG+TRZ)\  
~!Ar`= [  
o94]:$=~  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). Vgj&h dbd  
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。 A>bpP  
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。 ycD}7  
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。 ]Qu.-F#g  
下面就是产生这个functor的类: 3iKy>  
. `ND  
QE#Ar8tU  
template < typename Actor > G $F3dx.I  
class do_while_actor San=E@3}v!  
  { sC< B  
Actor act; }C'H@:/  
public : nt5x[xa  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} C.#\ Pz0  
US.7:S-r"  
template < typename Cond > q^I/  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; h1A/:/_M6  
} ; pBbfU2p  
>RTmfV  
7GFE5>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。 DHnO ,"  
最后,是那个do_ ^&Exa6=*FT  
6-+q3#e  
YVcO+~my  
class do_while_invoker 6Hh\ys  
  { R.Uwf  
public : 2~wIHtd  
template < typename Actor > 3j h: K   
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const ; 1^ ([>|  
  { +HpPVuV  
  return do_while_actor < Actor > (act); S>6f0\F/Y%  
} rsGQ :c  
} do_; `w;8xD(  
fPA5]a9  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? 2VZdtz  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 JO&~mio  
最后来说说怎么处理break和continue xh90qm  
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。 >QcIrq%=  
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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