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自己实现Lambda

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所在楼道
一. 什么是Lambda L1rwIOgq^  
所谓Lambda,简单的说就是快速的小函数生成。 ^/k ,  
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, z9 O~W5-U  
 O)OUy  
21 ViHV  
7 %3<~'v[  
  class filler *_ PPrx5  
  { ZBF1rx?  
public : \<X2ns@Tf  
  void   operator ()( bool   & i) const   {i =   true ;} l nfm0  
} ; -xz|ayn  
-/zp&*0gcx  
-]/7hN*v  
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: A])OPqP{  
O"\nR:\  
#9i6+. Z  
ujx@@N  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   true ); A?DB#-z.r  
xkM] J)C  
3|zgDA  
那么下面,就让我们来实现一个lambda库。 ,7<DGI_y  
5Q|sta!  
Q{[@`bZB  
Lbsr_*4t  
二. 战前分析 _|X7 n~  
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。 zi }(^~Fe  
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 iTu0T!4F  
BB63x Ex  
Z2#`}GI_m  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); IfMpY;ow=  
  /* --------------------------------------------- */ 9qr UM`z$g  
vector < int *> vp( 10 ); +qhnP$vIe  
transform(v.begin(), v.end(), vp.begin(), & _1); mpAHL(  
/* --------------------------------------------- */ i|S: s  
sort(vp.begin(), vp.end(), * _1 >   * _2); p0Gk j-  
/* --------------------------------------------- */ +RS$5NLH  
int b =   * find_if(v.begin, v.end(), _1 >=   3   && _1 <   5 ); 5KJ%]B(H2  
  /* --------------------------------------------- */ e=7W 7^"_  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout <<   * _1 <<   ' \n ' );  &+G; R  
/* --------------------------------------------- */ R]Ek}1~?  
for_each(vp.begin(), vp.end(), cout << constant( ' \n ' ) <<   * _1); SRItE\"Xe  
ei|cD[ NY  
\DS^i`o)rY  
MxTmWsaW  
看了之后,我们可以思考一些问题: ]-:1se  
1._1, _2是什么? 781]THY=  
显然_1和_2都满足C++对于标识符的要求,可见_1和_2都是对象。 vOe0}cR  
2._1 = 1是在做什么? 1Cv#nhmp  
既然_1是一个对象,那么_1的类必然重载了operator=(int)。那么operator=返回什么呢?该函数所返回的对象被传入for_each的第3个参数,可见其返回了一个函数对象。现在整个流程就很清楚了。_1 = 1调用了operator=,其返回了一个函数对象,该函数对象能够将参数1赋值为1。 84^[/d;!  
Ok,回答了这两个问题之后,我们的思路就很清晰了。如果要实现operator=,那么至少要实现2个类,一个用于产生_1的对象,另一个用于代表operator=返回的函数对象。 Tm_8<$ 7  
;%Q&hwj  
' S,2  
三. 动工  &{ZSE^  
首先实现一个能够范型的进行赋值的函数对象类: #uKWuGz]  
H2U:@.o2&  
3$_*N(e  
RLHYw@-j@  
template < typename T > ybE[B}pOeZ  
class assignment bAiJn<  
  { s"coQ!e1.  
T value; \(fq8AL?  
public : Xu#:Fe}:  
assignment( const T & v) : value(v) {} Xpl?g=B&u  
template < typename T2 > Xm|ib%no  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return rhs = value; } ,9\Snn  
} ; K6B4sE  
8teJ*sz  
n=o_1M|  
其中operator()被声明为模版函数以支持不同类型之间的赋值。 Za%LAyT_s  
然后我们就可以书写_1的类来返回assignment 6,+nRiZ  
B |&F%P0:  
a$$ Wt<&Y  
QPs:RhV7  
  class holder [7.agI@=  
  { YE\K<T jH  
public : 7$7n71o  
template < typename T > H\#:,s{1  
assignment < T >   operator = ( const T & t) const ")%r}:0  
  { [!~}S  
  return assignment < T > (t); q@ZlJ3%l,  
} LuS+_|]x  
} ; k ZxW"2  
;LQ9#M?  
,Sg33N ?  
由于该类是一个空类,因此我们可以在其后放心大胆的写上: opD-vDa h  
bX2"89{  
  static holder _1; L/i(KF{  
Ok,现在一个最简单的lambda就完工了。你可以写 ARWZ; GX  
 D:JS)+]  
for_each(v.begin(), v.end(), _1 =   1 ); 9i%9   
而不用手动写一个函数对象。 :1;Q(9:v  
%K1")s  
bfdVED  
p/*"4-S  
四. 问题分析 #epy%>  
虽然基本上一个Lambda已经初步实现出来了,但是仔细想想,问题也是很多的。 p `P~i&_  
1, 我们现在是把_1和functor看成两个不同的存在,会导致代码的重复。 mCdgKr|n  
2, 目前这个Lambda还无法实现如_1 = 2 = 3这样的链式操作。 d~Mg vh'  
3, 我们没有设计好如何处理多个参数的functor。 i_ QcC  
下面我们可以对这几个问题进行分析。 BJ5}GX!  
JJnYOau  
五. 问题1:一致性 jg_n7  
首先来看看1,合并_1和functor的最佳方法就是把_1本身也变成functor。那么_1的operator()会做什么事情呢?| E\$C/}T  
很明显,_1的operator()仅仅应该返回传进来的参数本身。 S_\ F  
Cj^{9'0  
struct holder #SnvV  
  { Uf$i3  
  // X+l'bp]Ry  
  template < typename T > :E'P7A  
T &   operator ()( const T & r) const O+"ac /r  
  { 62\&RRB i  
  return (T & )r; XYfv(y  
} KDTDJ8  
} ; q3S+Y9L  
&=Y e6 f[  
这样的话assignment也必须相应改动: .:9s}%Z r  
R#eg^7HfX  
template < typename Left, typename Right > A'-_TFwW  
class assignment c\.P/~  
  { ,.v7FM^gO  
Left l; 7bF*AYM  
Right r; Y7SacRO  
public :  CdZ BG  
assignment( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} v\%G|8+]  
template < typename T2 > 33a uho  
  T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r; } L`[z[p {?  
} ; `.v(fC  
-JV~[-,  
同时,holder的operator=也需要改动: ( u`W!{1\  
HOZRYIQB  
template < typename T > OYmi?y\  
assignment < holder, T >   operator = ( const T & t) const 8)wt$b  
  { s9j7Psd  
  return assignment < holder, T > ( * this , t); C@gXT]Q 0}  
} q p~g P  
=yXs?y"  
好,这样holder也成为了一个functor,这为我们以后添加功能节省了很多代码。 ;t(f1rPyE  
你可能也注意到,常数和functor地位也不平等。 _MfD   
k \qiF|B)Z  
return l(rhs) = r; e@n!x}t8  
在这一句中,r没有调用operator()而l调用了。这样以后就要不时的区分常数和functor,是不良的设计。 fly,-$K>LO  
那么我们仿造holder的做法实现一个常数类: 2R.2D'4)`  
UVEz;<5@\  
template < typename Tp > 'C>U=cE7  
class constant_t ^p=L\SJ  
  { xf,5R9g/  
  const Tp t; W?XizTW  
public : 1*Ar{:+ua  
constant_t( const Tp & t) : t(t) {} ,Em$!n  
template < typename T > .}`hCt08  
  const Tp &   operator ()( const T & r) const ig_2={Q@  
  { k\7:{y@,  
  return t; -<f;l _(  
} Q+$Tt7/  
} ; +j[oEI`e  
ga0'zo9K  
该functor的operator()无视参数,直接返回内部所存储的常数。 Ph,- sR  
下面就可以修改holder的operator=了 PQ U]l"A  
,)fkr]`<  
template < typename T > !; v~^#M]~  
assignment < holder, constant_t < T >   >   operator = ( const T & t) const )^O-X.1  
  { x\@*6 0o  
  return assignment < holder, constant_t < T >   > ( * this , constant_t < T > (t)); 8 0B>L  
} r\M9_s8  
{`"#yl6"  
同时也要修改assignment的operator() Lm%GR[tyQ  
hOk00az  
template < typename T2 > ,mFsM!|  
T2 &   operator ()(T2 & rhs) const   { return l(rhs) = r(rhs); } !<n"6KA.  
现在代码看起来就很一致了。 e@]Wh)  
pa<qZZ  
六. 问题2:链式操作 #kmh:P  
现在让我们来看看如何处理链式操作。 _GoVx=t   
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。 KL?)akk  
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+C6[W=  
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。 L;6.r3bL  
现在我们在assignment内部声明一个nested-struct #AViM_u  
olYsT**'  
template < typename T > V H^AcO  
struct result_1 A( d5G^  
  { XcfKx@l  
typedef typename ref < typename Left::result_1 < T > ::result > ::reference result; z2yJ#  
} ; =zg:aTMti  
X%{'<baR  
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: [_6&N.  
JXU2CyMY  
template < typename T > 8E^@yZo{  
struct   ref jE/oA<^  
  { f [o%hCS  
typedef T & reference; *r,b=8|  
} ; \f Lvw  
template < typename T > r/:%}(7;  
struct   ref < T &> +cB&Mi5  
  { >cR)?P/o  
typedef T & reference; k#JQxLy#  
} ; j 6)Y  
`,>wC+}  
有了result_1之后,就可以把operator()改写一下: 2#5,MP~r  
2k -+^}r  
template < typename T > C!x/ ^gw  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & t) const E^Gg '1  
  { 2WBq  
  return l(t) = r(t); F[`ZqW  
} #Gf+=G  
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。 =(, ^du'  
同理我们可以给constant_t和holder加上这个result_1。 F # YPOH  
'cdN3i(  
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 lE#m]D  
_1 / 3 + 5会出现的构造方式是: GG6% bF  
_1 / 3调用holder的operator/ 返回一个divide的对象 edC 4BHE  
+5 调用divide的对象返回一个add对象。 Q9?t[ir  
最后的布局是: m7|RD]q&  
                Add ((3}LQ  
              /   \ ^4$ 'KIq  
            Divide   5 cPF<D$B  
            /   \ ;[0&G6g  
          _1     3 pa]"iZz  
似乎一切都解决了?不。 #gbH^a'  
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。 0~gO'*2P  
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。 oduDA:  
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: y=sGe!^  
3{Q,h pZN  
template < typename Right >  lhLGG  
assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result >   operator = ( const 7v"lNP-?jU  
Right & rt) const 3sm M,fi  
  { ": ;@Hnb/  
  return assignment < XXX, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); i6PM<X,{;  
} P9Q2gVGAO{  
下面对该代码的一些细节方面作一些解释 6LUC!Sh  
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。 DPHQ,dkp  
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。 V6a``i]  
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。 Q5+_u/  
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。 <,%:   
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? `iG,H[t+j  
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: pK&I^r   
D&:yMp(  
template < class Action > o4^Fo p  
class picker : public Action yX/";Oe  
  { NY B[Zyp  
public : )LHj+B  
picker( const Action & act) : Action(act) {} '3(l-nPiG^  
  // all the operator overloaded arZ@3]X%a  
} ; ,TC;{ $O5  
x8#ODuH  
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。 rP=sG;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: 773/#c  
{bNXedZ\  
template < typename Right > JWO=!^  
picker < assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result >   >   operator = ( const Right & rt) const $.mQ7XDA9  
  { TYgQJW?  
  return assignment < Action, typename picker_maker < Right > ::result > ( * this , rt); |$lwkC)O  
} u:gtOjk2  
e]>ori 8  
Piker_maker返回的也是picker<T>,或者picker<constant_t<T> > 3 /6/G}s  
使用picker还带来一个额外的好处。之前提到picker_maker要区分functor和常量,有了picker,区分的方法就非常简单了:凡是属于picker<T>的都是functor,否则就是常量。 E@)\Lc~  
C*70;:b  
template < typename T >   struct picker_maker = bt]JRU  
  { >`T5]_a  
typedef picker < constant_t < T >   > result; ]> !<G8 =N  
} ; p='-\M74K  
template < typename T >   struct picker_maker < picker < T >   > deX5yrvOie  
  { )h$NS2B`  
typedef picker < T > result; wo^Sy41bF  
} ; (&\aA 0-}H  
T3&`<%,f  
下面总的结构就有了: /\d$/~BFi  
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。 UHO_Z  
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。 Y}R}-+bD/  
picker<functor>构成了实际参与操作的对象。 xyHejE}  
至此链式操作完美实现。 |Rzy8j*  
vP-M,4c  
2(YPz|~W  
七. 问题3 t2{~bzq1X  
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。 /uqu32;o  
i, nD5 @#  
template < typename T1, typename T2 > "dh:-x6  
???   operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const )hKS0`$|  
  { 6gO9 MQY  
  return lt(t1, t2) = rt(t1, t2); GJ(d&o8  
} 4/> Our 5  
2s ,8R  
很明显,这个函数的返回类型会依赖于T1,T2,因此result_1已经无法适用,我们就只好再写一个result_2: P* #8 ZMA<  
+{`yeZ9S  
template < typename T1, typename T2 > w=b(X q+:  
struct result_2 *<V^2z$y_  
  {  3yS  
typedef typename ref < typename Left::result_2 < T1, T2 > ::result > ::reference result; ni CE\B~  
} ; JN3cg  
``Q 2P%  
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? 7YIK9edP  
这个差事就留给了holder自己。 'C+;r?1!h  
    Yn51U6_S  
&%aXR A#+  
template < int Order > 8%{q%+  
class holder; !UBO_X%dz  
template <> !mfJpJ  
class holder < 1 > dx_6X!=.J  
  { eARk QV  
public : ZDLMMX x>  
template < typename T > MFit|C  
  struct result_1 ;^k7zNf-  
  { S9sR#  
  typedef T & result; OJ>.-"  
} ; 0Ce]V,i6C>  
template < typename T1, typename T2 > ik1tidw  
  struct result_2 &R-H"kK?  
  { h5%|meZQb  
  typedef T1 & result; B33$ u3d  
} ; *tQk;'/A]  
template < typename T > WPuz]Ty  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const wNCCH55Pt  
  { v@ C,RP9  
  return (T & )r; 7()?C}Ni-  
} ]n1dp2aH  
template < typename T1, typename T2 > L-i>R:N4  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const f?fKhu2  
  { >%b\yl%0  
  return (T1 & )r1; SqPtWEq@P  
} Sq]pQ8  
} ; jB$SUO`*  
`\$8`Zb;  
template <> pNaiXu3  
class holder < 2 > Y0uvT7+[hi  
  { ` vk0c  
public : 7G2PMe;$m  
template < typename T > \y Hen|%  
  struct result_1 Q%=YM4;  
  { $+= <(*  
  typedef T & result; T8J4C=?/  
} ; haSM=;uPM  
template < typename T1, typename T2 > Gy29MUF  
  struct result_2 !R{R??  
  { n[+'OU[  
  typedef T2 & result; $ACx*e%  
} ; oW}!vf3z  
template < typename T > T`YwJ6N  
typename result_1 < T > ::result operator ()( const T & r) const ]Tp U"JD  
  { U\<-mXv  
  return (T & )r; T3J'fjY  
} pgc3jP!  
template < typename T1, typename T2 > &K%aw  
typename result_2 < T1, T2 > ::result operator ()( const T1 & r1, const T2 & r2) const SOh-,c\C  
  { E$\~lcq  
  return (T2 & )r2; 8^ep/b&|  
} lvSdY(8  
} ; 'VnwG  
x!7yU_ls`  
Nud,\mXrY[  
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> >。 7 _jE[10  
现在让我们来看看(_1 = _2)(i. j)是怎么调用的: !AHAS  
首先 assignment::operator(int, int)被调用: 6Z:YT&,f  
C0 ) Z6  
return l(i, j) = r(i, j); *7gT}O;p 5  
先后调用holder<1>::operator()(int, int)和holder<2>::operator()(int, int) u:P~j  
|^n3{m  
  return ( int & )i; ! >.vh]8g  
  return ( int & )j; )najO *n  
最后执行i = j; rj] E@W  
可见,参数被正确的选择了。 Zc5 :]]  
OKue" p  
sRRI3y@  
dbGgD=}o  
_GaJXWMbk  
八. 中期总结 +c,[ Q  
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: ETw]! br  
1。 实现一个functor,该functor的operator()要能执行该操作符的语义 t%0?N<9YkU  
2。 在该functor中实现result_1至result_n,其中n是支持参数的最大值。 I*)VZW  
3。 在picker中实现一个操作符重载,返回该functor F4I6P  
#;r]/)>  
0&w0a P`Y  
}p3b#fAr  
j BS4vvX?  
.(Y6$[#@  
九. 简化 XX;6 P  
很明显,要支持一个操作符所要做的工作太多了,而且在每个functor中申明result_1至result_n,可见如果n发生变化,维护的开销极大。 Pe^ !$  
我们现在需要找到一个自动生成这种functor的方法。 [ = M%  
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: |7F*MP  
1. 返回值。如果本身为引用,就去掉引用。 K'b*A$5o  
  +-*/&|^等 L4' [XcY  
2. 返回引用。 L10IF  
  =,各种复合赋值等 d "<F!?8  
3. 返回固定类型。 [s6C ZcL  
  各种逻辑/比较操作符(返回bool) 7!4V >O8@  
4. 原样返回。 >.%4~\U  
  operator, Epjff@ 7A  
5. 返回解引用的类型。 kA?_%fi1  
  operator*(单目) E%pz9gcSx  
6. 返回地址。 H oy7RC&  
  operator&(单目) RIy\u >  
7. 下表访问返回类型。 8n)WW$  
  operator[] ]r"Yqv3  
8. 如果左操作数是一个stream,返回引用,否则返回值 Zr/r2  
  operator<<和operator>> gQVBA %  
e1(h</MU2  
OK,这样我们将返回值类型总结为以上8种,就可以将各种result_x从functor中剥离出来了。 c[(Pg%  
例如针对第一条,我们实现一个policy类: n~r 9!m$<  
wq0aF"k  
template < typename Left > N+Sq}hI  
struct value_return 6].:.b\qQc  
  { XAic9SNu;  
template < typename T > R{}qK r  
  struct result_1 :=.*I  
  { $[CA&Y.  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_1 < T > ::result_type > ::value_type result_type; l gq=GHW  
} ; p8>%Mflf  
&r_uQbx  
template < typename T1, typename T2 > TUTe9;)  
  struct result_2 |r =DBd3  
  { )2j:z#'>  
  typedef typename const_value < typename Left::template result_2 < T1, T2 > ::result_type > ::value_type result_type; bKz{wm%  
} ; 3VO:+mT  
} ; \HSicV#i  
?Myh 7  
O.\h'3C  
其中const_value是一个将一个类型转为其非引用形式的trait 7sV /_3H+  
3oBC   
下面我们来剥离functor中的operator() (F5ttQPh  
首先operator里面的代码全是下面的形式: 78Y@OL_$  
h8v>zNf'  
return l(t) op r(t) rG6\ ynBX%  
return l(t1, t2) op r(t1, t2) Jq1 n0O  
return op l(t) >{&A%b4JF  
return op l(t1, t2) mnQ'X-q3iO  
return l(t) op 4F#%f#"  
return l(t1, t2) op R } %8s*  
return l(t)[r(t)] 8F6h#%9  
return l(t1, t2)[r(t1, t2)] ^#SBpLw  
&=w|vB)(p  
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: z^`]7i  
单目: return f(l(t), r(t)); r_o<SH  
return f(l(t1, t2), r(t1, t2)); f_<Y\  
双目: return f(l(t)); |rPAC![=  
return f(l(t1, t2)); `BT^a =5  
下面就是f的实现,以operator/为例  )U98  
ww,Z )m  
struct meta_divide RaNeZhF>M  
  {  Alu5$6X  
template < typename T1, typename T2 > TmP8 q  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2) zO.6WJ  
  { Rc9<^g`  
  return t1 / t2; mK\aI  
} ;'1Apy  
} ; /H&aMk}J@y  
TA;,>f*  
这个工作可以让宏来做: uBeNXOre  
n t HT  
#define DECLARE_META_BIN_FUNC(op, desc, ret) struct meta_##desc{\ " i`8l.Lc  
template < typename T1, typename T2 > \ ^ KOzCLC  
  static ret execute( const T1 & t1, const T2 & t2)   { return ((T1 & )t1) op ((T2 & )t2);} }; 9q|7<raS  
以后可以直接用 dU+0dZdKO  
DECLARE_META_BIN_FUNC(/, divide, T1) ~ x`7)3  
来申明meta_divide。同样还可以申明宏DECLARE_META_UNY_PRE_FUNC和DECLARE_META_UNY_POST_FUNC来产生单目前缀和后缀操作符的函数 vInFo.e[4  
(ps.我本坚持该lambda实现不使用宏的,但是在这种小剂量的又很一致的代码面前,使用宏实在是很诱人。。。) g!^J,e=  
In(NF#  
Mq+< mX7  
下面就是要把operator()和result_x拼凑起来,形成一个我们要的functor,下面是一个单目的functor的实现体 Bl4 dhBZoO  
fN[n>%)VO<  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > {j@+h%sF>+  
class unary_op : public Rettype 9ECS,r*B  
  { jsm0kz  
    Left l; P9yw&A  
public : #s^s_8#&e  
    unary_op( const Left & l) : l(l) {} mQ,{=C=D  
sp{j!NSL  
template < typename T > dXZP[K#  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const Lz6*H1~   
      { 2oB?Dn  
      return FuncType::execute(l(t)); <7RfBR.9  
    } <.$,`m,  
;,`]O!G:P  
    template < typename T1, typename T2 > t-EV h~D1p  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const B$7[8h  
      { ZKQo#!}  
      return FuncType::execute(l(t1, t2)); yBe(^ n  
    } f\'G`4e  
} ; `.8-cz  
t|=n1\=?  
5"2@NL  
同样还可以申明一个binary_op =1Sy@MbH3  
MB O,\t.  
template < typename Left, typename Right, typename Rettype, typename FuncType > ;tr)=)q &  
class binary_op : public Rettype g RU-g  
  { gV`S%   
    Left l; <G9<"{  
Right r; pn*d[M|k  
public :  2}!R T  
    binary_op( const Left & l, const Right & r) : l(l), r(r) {} Sj1r s#@1  
S w "|iBZ@  
template < typename T > D;C5,rN t  
    typename Rettype::template result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const %mmxA6I  
      { .f%vDBJS  
      return FuncType::execute(l(t), r(t)); UzJ!Y/5  
    } AS q`)Rz  
/&6Q)   
    template < typename T1, typename T2 > !PI0oh  
    typename Rettype::template result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const p XNtN5@FQ  
      { Cz[5Ug'V  
      return FuncType::execute(l(t1, t2), r(t1, t2)); ~Jxlj(" 0(  
    } B3 .X}ys#  
} ; `&,_xUA  
s kY0\V  
H<z30r/-w  
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 Di])<V  
比如要支持操作符operator+,则需要写一行 pLo;#e8'f  
DECLARE_META_BIN_FUNC(+, add, T1) m9I(TOw  
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。 tnJ`D4  
停!不要陶醉在这美妙的幻觉中! N.vG]%1"  
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。。。 Vy r] x  
好了,这不是我们的错,但是确实我们应该解决它。 w'XSb.\)_m  
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) x{j+}'9  
下面是修改过的unary_op ++gPv}:$X  
ZR2\ dH*  
template < typename Left, typename OpClass, typename RetType > -G!6U2*#  
class unary_op `|JI\&z  
  { I*9Gb$]=  
Left l; BiE$mM  
  D/*vj|  
public : (I!1sE!?1  
2X^iV09  
unary_op( const Left & l) : l(l) {} 'N|2vbi<  
rNxG0^k(  
template < typename T > G\uU- z$)  
  struct result_1 W n6,U=$3  
  { IY~ {)X  
  typedef typename RetType::template result_1 < T > ::result_type result_type; 5@iy3olP  
} ; Sn0Xl3yr  
%Au T8  
template < typename T1, typename T2 > \Qp}|n1JY  
  struct result_2 4t*<+H%  
  { sq48#5Tc^r  
  typedef typename RetType::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; ~{9x6<g!  
} ; R'r|E_  
R rxRa[{Z  
template < typename T1, typename T2 > ^|r`"gOJ3  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const zQ=aey%  
  { t3 K>\ :  
  return OpClass::execute(lt(t1, t2)); 2-PI JO  
} @_(nd57oSs  
PXR0Yn  
template < typename T > {.cB>L  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const >*Sv0#  
  { )'w]YIv9  
  return OpClass::execute(lt(t)); @ljZw(  
} 0:HC;J  
<kROH0+  
} ; D . 77WjwQ  
F6~b#Jz&i  
F61 +n!%8  
该方法避免直接使用RetType的result_x,而自己申明一个对应的result_x做一次中转,虽然其实毫无意义,却恰好避开了vc的bug >[ @{$\?x:  
好啦,现在才真正完美了。 ,,XS;X?  
现在在picker里面就可以这么添加了: QZWoKGd}+  
fO0- N>W'P  
template < typename Right > +Z )`inw  
picker < binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign >   >   operator += ( const Right & rt) const C CC4(v  
  { y+l<vJu  
  return binary_op < Action, typename picker_maker < Right > ::result_type, ref_return < Action > , meta_add_assign > ( * this , rt); ST#PMb'izn  
}  h=:*7>}  
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。 ;U8dm"  
Lax9 "xI  
7eTA`@v5A  
;.L!%$0i#  
T..-)kL+p  
十. bind 69N1 mP  
既然都做到这份上了,我们顺便把bind也做了吧,其实事情已经变得很简单了。 )0'Y et}  
先来分析一下一段例子 >h|UCJ1 `  
HE9. k.sS  
"MW55OWYU  
int foo( int x, int y) { return x - y;} 1LV|t+Sex  
bind(foo, _1, constant( 2 )( 1 )   // return -1 "tpvENz2s  
bind(foo, _2, _1)( 3 , 6 )   // return foo(6, 3) == 3 "sC$%D<oc  
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。 \%Pma8&d  
我们来写个简单的。 _CHKh*KHML  
首先要知道一个函数的返回类型,我们使用一个trait来实现: |.^^|@+  
对于函数对象类的版本: FLw[Mg:L  
% cU-5\xF  
template < typename Func > [ e$]pN%  
struct functor_trait XA=|]5C  
  { mI2|0RWI)l  
typedef typename Func::result_type result_type; SB5@\^  
} ; jY1^+y{  
对于无参数函数的版本: (L]T*03#  
~4l6unCI  
template < typename Ret > "X\q%%P=?  
struct functor_trait < Ret ( * )() > =B1`R%t  
  { T@2f&Un^  
typedef Ret result_type; /M5=tW#e  
} ; "#[o?_GaJ  
对于单参数函数的版本: =9#i<te  
N;%j#(v j  
template < typename Ret, typename V1 > /^nP_ID  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1) > E>o&GYc  
  { #Lu4OSM+  
typedef Ret result_type; 8Ng) )7g!  
} ; NHst7$Y<  
对于双参数函数的版本: >?H_A  
:0i#=ODR  
template < typename Ret, typename V1, typename V2 > wI|bBfd(  
struct functor_trait < Ret ( * )(V1, V2) > ZS07_6.~  
  { Rt*-#`I $  
typedef Ret result_type; eW<!^Aer  
} ; E;ndw/GZjR  
等等。。。 fo/(()  
然后我们就可以仿照value_return写一个policy qg/Y;tGSx  
pmE1EDPag  
template < typename Func > x'VeL|  
struct func_return r%O rH-T  
  { cj,&&3sbV  
template < typename T > &1\u#LU  
  struct result_1 oY| (M_;  
  { `K1PGibV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; yTMGISX5  
} ; ?)i6:76(  
gME:\ud$  
template < typename T1, typename T2 > O% j,:t'"  
  struct result_2 2nOe^X!*  
  {  p1[WGeV  
  typedef typename functor_trait < Func > ::result_type result_type; B{=,VwaP_  
} ; 6'3Ey'drH  
} ; 6EW"8RG`  
>B|ofwm*  
ulJ+:zwq$  
最后一个单参数binder就很容易写出来了 / r`Y'rm  
ZVCv(J  
template < typename Func, typename aPicker > JC1BUheeb  
class binder_1 Y+S~b  
  { @DjG? yLK$  
Func fn; YQlpk@X`2  
aPicker pk; )[a?J,  
public : M $E8:  
*;~{_Disz  
template < typename T > k;9#4^4(  
  struct result_1 O;.d4pO(tC  
  { I+-Rs2wb  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_1 < T > ::result_type result_type; &AkzSgP  
} ;  Wl}G[>P  
`pn-fk  
template < typename T1, typename T2 > ixUiXP  
  struct result_2 `K ~>!d_  
  { mAtG&my)  
  typedef typename func_return < Func > ::template result_2 < T1, T2 > ::result_type result_type; }1E_G  
} ; ]Y/pSwnV  
crF9,p  
binder_1(Func fn, const aPicker & pk) : fn(fn), pk(pk) {} Lt ZWs0l0  
7i%P&oB  
template < typename T > 0Mzc1dG:  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const tF)k6*+  
  { ^!{ oAzy9  
  return fn(pk(t)); t2U]CI%  
} u+"hr"}${  
template < typename T1, typename T2 > 8wNU2yH+D  
typename result_2 < T1, T2 > ::result_type operator ()( const T1 & t1, const T2 & t2) const 3vEjf  
  { 5}(YMsUb  
  return fn(pk(t1, t2)); 9fk\Ay1P  
} knj,[7uh  
} ; a|^-z|.  
5#A1u Nb  
3]5&&=#  
一目了然不是么? 7cQHRM+1  
最后实现bind R&d_ WB4w  
}@t'rK[  
i(TDJ@}  
template < typename Func, typename aPicker > tI6USN%  
picker < binder_1 < Func, aPicker >   > bind( const Func fn, const aPicker & pk) }G0.Lq+a  
  { Q{)F$]w  
  return binder_1 < Func, aPicker > (fn, pk); CuGOjQ-k~  
} b&_u O  
^Xz`hR   
2个以上参数的bind可以同理实现。 67hPQ/S1  
另外还可以照样实现一系列binder来绑定类成员函数/变量,手法雷同,就不详细介绍了。 T3PaG\5B  
/m|&nl8"qe  
十一. phoenix q=L* 99S  
Boost.phoenix可能知道的人不多,让我们来看一段代码吧: \q)1 TTnHS  
znDtM1sLeV  
for_each(v.begin(), v.end(), rSFXchD/  
( ~dX@5+Gd  
do_ NU 6Kh7  
[ 4N^Qd3[d  
  cout << _1 <<   " , " \$0 x8B   
] hghto \G5Y  
.while_( -- _1), x%Y a*T  
cout << var( " \n " ) DqC}f#  
) %v6]>FNP'3  
); ]idD&5gd  
%W|Zj QI^  
是不是华丽的让人撞墙?其实这个比想象的好实现的多。还是照惯例分析一下吧: @XSu?+s)  
首先do_很明显是个对象,该对象重载了operator[],接受一个functor作为参数,并返回另一个对象,该对象有一个成员函数while_,同样接受一个functor作为参数,并返回一个functor, 最后2个functor用operator, 生成一个新的functor [Z`:1_^0}  
operator,的实现这里略过了,请参照前面的描述。 'V*M_o(\  
那么我们就照着这个思路来实现吧: dzC&7 9$  
$9u  
xWI 0s;k  
template < typename Cond, typename Actor > YnL?t-$Gg  
class do_while P(gID  
  { OrqJo!FEg{  
Cond cd; 2$/gg"g+  
Actor act; `EW_pwZPA  
public : {83He@  
template < typename T > 1*Fvx-U'  
  struct result_1 ff+9(P>*  
  { x;b+gIz*  
  typedef int result_type; 88L bO(q\d  
} ; .}u(&  
=D:R'0YH  
do_while( const Cond & cd, const Actor & act) : cd(cd), act(act) {} -W"0,.Dvg  
x~Esu}x7  
template < typename T > e, 3(i!47  
typename result_1 < T > ::result_type operator ()( const T & t) const *,=+R$  
  { q\Io6=39x  
  do d+| ! 6  
    { +!Gr`&w*)  
  act(t); \:)o'-   
  } >"My\o  
  while (cd(t)); 2ZIY{lBe  
  return   0 ; jm!C^5!  
} af5`ktx  
} ; _=M'KCL*)  
;. [$  
*Zo o  
这就是最终的functor,我略去了result_2和2个参数的operator(). 8$xKg3-3M  
代码很清晰,但是还是让我来解释一下为什么要用int作为返回类型。 >^)5N<t?  
其实对于do-while语义,返回类型是无意义的,然而将其定义为void会影响在某些情况下return的简洁性,因为return一个void是不合法的。 8QgL7  
因此我们将其定为int,并返回0,这样减少了其它地方编码的复杂度。 .2-JV0  
下面就是产生这个functor的类: &!EYT0=>p  
~0$F V  
pD.@&J~  
template < typename Actor > -{sv3|P>  
class do_while_actor 3e<^-e)+xL  
  { QZq9$;>dW  
Actor act; bB :X<  
public : = 8e8!8  
do_while_actor( const Actor & act) : act(act) {} T7_ SO,X  
vrldRn'*9  
template < typename Cond > uTloj .  
picker < do_while < Cond, Actor >   > while_( const Cond & cd) const ; aI#n+PW  
} ; 'ah0IYe  
U[ungvU1U  
?cxK~Y\  
简单吧,注意到这个while_函数,它自动的生成了一个do_while对象。 }4ju2K  
最后,是那个do_ sWCm[HpG  
[<I `slK  
]O ` [v  
class do_while_invoker <UL|%9=~  
  { #.t{g8W\C  
public : Y,"MQFr(o  
template < typename Actor > *U^hwL  
do_while_actor < Actor >   operator [](Actor act) const *M<=K.*\G  
  { ~"YNG?Rre  
  return do_while_actor < Actor > (act); bHT@]`@@  
} c\ *OId1{;  
} do_; 9{#|sABGD  
'i-O  
好啦,现在明白do_[xxx].while_(xxx)是怎么工作的吧? n\p\*wb  
同样的,我们还可以做if_, while_, for_, switch_等。 D}U<7=\3H  
最后来说说怎么处理break和continue YGmdiY:;1  
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。 Qg.:w  
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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